De nouveaux antibiotiques mis au point par un laboratoire de l’Inserm et l’Université de Rennes 1

COMMUNIQUÉ | 09 JUIL. 2019 - 20H00 | PAR INSERM (SALLE DE PRESSE)
IMMUNOLOGIE, INFLAMMATION, INFECTIOLOGIE ET MICROBIOLOGIE

Culture de bactéries dans une boite de Pétri© Inserm/Latron, Patrice
Non seulement ils sont efficaces contre les bactéries multi-résistantes à Gram positif et négatif mais, de surcroît, ils ne semblent pas déclencher de résistances lors de leur utilisation pour traiter des souris infectées: voici la double promesse de deux nouveaux antibiotiques créés par le Pr Brice Felden et son équipe du laboratoire Inserm-Université de Rennes 1 U1230 ‘ARN régulateurs bactériens et médecine’, avec une équipe de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR). Cette avancée française pourrait apporter un nouveau souffle ainsi que de nouvelles possibilités pour lutter contre l’antibiorésistance mondiale. Le détail de ces travaux est publié le 9 juillet dans la revue scientifique Plos Biology.
Les antibiotiques ont sauvé tant de vies depuis un siècle d’utilisation chez l’humain qu’ils sont considérés comme une avancée majeure en médecine contemporaine. Malheureusement, une augmentation croissante des résistances aux traitements les rend progressivement inefficaces. Si cette tendance se généralisait, les conséquences pour la santé publique seraient catastrophiques. Les nouveaux antibiotiques mis sur le marché sont peu nombreux et se résument à des dérivés de classes existantes, les ‘me-too drugs’.

Des chercheurs de l’Inserm et de l’université de Rennes 1 ont récemment identifié une nouvelle toxine bactérienne et l’ont transformée en antibiotiques puissants et actifs contre différentes bactéries responsables d’infections humaines, tant à Gram positif que négatif.
« Tout est parti d’une découverte fondamentale en 2011 », explique Brice Felden, directeur du laboratoire ‘ARN régulateurs bactériens et médecine’ de Rennes. « Nous nous sommes rendu compte qu’une toxine fabriquée par les staphylocoques dorés dont le rôle était de faciliter l’infection était également capable de tuer d’autres bactéries présentes dans notre organisme. Nous avions ainsi identifié une molécule qui possédait une double activité toxique et antibiotique. Nous nous sommes dit que si nous arrivions à dissocier ces 2 activités, nous serions capables de créer un nouvel antibiotique dépourvu de toxicité sur notre organisme. Restait à relever ce challenge ».

En collaboration avec l’équipe de Michèle Baudy Floc’h, chimiste au sein de l’ISCR, une nouvelle famille de « peptidomimétiques » a été synthétisée. Comme leur nom l’indique, ces peptides sont inspirés du peptide bactérien naturel initial mais ont été raccourcis et modifiés. Sur la vingtaine de molécules créées, deux se sont avérées efficaces contre le Staphylocoque doré et les Pseudomonas aeruginosa résistants sur des modèles murins atteints de sepsis sévères ou d’infections cutanées. De plus, aucune toxicité sur les autres cellules et organes, que ce soit chez l’animal ou sur des cellules humaines n’a été observée. Ces nouveaux composés sont bien tolérés à leurs doses actives et même au-delà, et sont dépourvus de toxicité rénale, problèmes souvent rencontrés avec ce type de composés. « Nous les avons testés à des doses 10 à 50 fois supérieures à la dose efficace sans observer de toxicité » précise Brice Felden qui raconte par ailleurs « qu’il a fallu la contribution et l’imagination de l’équipe et de nos collaborateurs chimistes pour concevoir les molécules les plus actives possibles».
Peu d’antibio-résistance identifiée en conditions expérimentales
Fait important, les bactéries que les chercheurs ont laissées en contact pendant plusieurs jours chez l’animal avec ces antibiotiques n’ont pas montré de signes de résistances. Afin d’aller plus loin, les chercheurs ont créé des conditions favorables au développement de résistances in vitro et in vivo. Et rien ne s’est déclaré. La prudence reste encore de mise sur ce point car l’expérience a été réalisée sur des temps cours,j’usquà 15 jours.

L’activité antibactérienne de ces peptidomimétiques est, en partie, due à la capacité de ses acides aminés non naturels à renforcer l’association de ces composés avec les membranes des bactéries infectieuses. Cette forte liaison induit une perméabilité de la membrane et entraîne la mort des bactéries. « Nous pensons que ces nouvelles molécules représentent des candidats prometteurs au développement de nouveaux antibiotiques, pouvant apporter des traitements alternatifs à la résistance aux antimicrobiens ».

La prochaine étape consiste à démarrer les essais cliniques de phase I chez l’humain. Le brevet vient d’être licencié et une start-up vient d’être créée.

Pour voir ces explications en vidéo : http://bit.ly/video-antibio

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Le cil primaire, une cible thérapeutique potentielle pour lutter contre les fibroses

SCIENCE 06.02.2018

L’inflammation chronique des tissus est associée à la présence de cellules particulières du tissu conjonctif, les myofibroblastes. Ces derniers conduisent à la formation de fibroses
fibroses
Remplacement de tissus sains par des tissus cicatriciels.
. Des chercheurs de l’Inserm ont identifié un mécanisme crucial pour la formation de ces cellules à partir de cellules souches adipocytaires humaines de tissu adipeux
tissu adipeux
Tissu contenant les adipocytes, cellules spécialisées dans le stockage de la graisse.
et musculaires. Le cil primaire, à l’origine de la voie de différenciation, pourrait constituer une cible thérapeutique pour lutter contre la fibrose observée dans l’obésité et certaines pathologies musculaires comme la myopathie de Duchenne.

Les myofibroblastes sont des cellules impliquées dans la réparation des tissus. Ils sont notamment mobilisés au niveau des blessures, qu’ils vont contribuer à cicatriser en sécrétant du collagène. Ils possèdent en outre des protéines contractiles, capables de rapprocher les bords d’une plaie. En temps normal, ces cellules disparaissent une fois la blessure cicatrisée. Mais dans certaines conditions pathologiques – comme l’inflammation chronique -  ils restent activés et entraînent la formation d’une fibrose.
Ce phénomène n’est pas restreint à la peau : il existe dans de nombreux organes. Ainsi, l’inflammation modérée chronique observée chez les personnes atteintes d’obésité peut déclencher une fibrose dans le tissu adipeux, qui peut elle-même conduire au développement d’une insulino-dépendance. Dans la myopathie de Duchenne, l’inflammation chronique des tissus musculaires provoque un envahissement par les myofibroblastes et la déstructuration du muscle, réduisant peu à peu ses capacités mécaniques. De tels processus fibrotiques peuvent également toucher le foie, le cœur ou les poumons.


Chez une personne atteinte de myopathie de Duchenne l’espace entre les fibres est accru et est occupé par de nombreux myofibroblastes dont on voit le noyau (en bleu), le cil primaire (en vert) et la protéine contractile (alpha-SMA) (en rouge). © N. Arrighi et coll.
L’origine des myofibroblastes qui induisent ces fibroses dépend des tissus concernés. Ils dériveraient des fibroblastes au niveau de la peau, mais des cellules épithéliales dans le rein et les poumons, des cellules mésenchymateuses dans le cœur et des cellules souches adipocytaires dans les tissus adipeux et musculaires. Les processus menant à ces différentes voies de différenciation sont variables et encore mal connus.

Le rôle clé d’un composant mal connu de la cellule
"Nous travaillons depuis longtemps sur les cellules souches adipocytaires, explique Pascal Peraldi* co-auteur du travail publié récemment dans Scientific Reports sur la différenciation des myofibroblastes. Nous avons montré dans un précédent travail que le cil primaire est impliqué dans la différenciation de ces cellules souches en adipocytes
adipocytes
Cellule du tissu adipeux, spécialisée dans le stockage de la graisse.
. Par ailleurs, d’autres équipes ont identifié des récepteurs du facteur de croissance
facteur de croissance
Molécule qui favorise ou inhibe la multiplication des cellules.
TGF-b1 sur le cil primaire. Or le TGF-b1 est la principale molécule qui induit la différenciation en myofibroblaste. Nous voulions donc savoir si cette voie TGF-b1 est impliquée dans la différenciation des cellules souches adipocytaires en myofibroblastes et si elle dépend du cil primaire ".

Le cil primaire, l’antenne de nos cellules
Le cil primaire est une organelle qui ressemble à un flagelle unique, une sorte d’antenne, qui existe dans presque tous les types cellulaires. Il permet à la cellule de capter des signaux mécaniques, comme le flot d’urine dans le rein, mais aussi les signaux biochimiques, sous forme de messagers moléculaires, circulant dans son environnement. Une fois ces messagers fixés sur leurs récepteurs présents au niveau du cil, ils activent les voies de signalisation intracellulaires correspondantes.
Encore peu connu, le cil primaire suscite un intérêt croissant notamment pour son implication dans les processus de différenciation et de prolifération cellulaire.
Pascal Peraldi et ses collègues ont étudié, in vitro, le rôle de ce cil dans la différenciation de cellules souches adipocytaires humaines en myofibroblastes. Le cil s’est révélé indispensable au processus de différenciation induit par la présence de TFG-b1. Il s’est montré également nécessaire pour maintenir les myofibroblastes dans un état fonctionnel, c’est-à-dire capables de sécréter du collagène et des protéines contractiles. En effet, la destruction du cil (par adjonction de HPI-4) entraîne l’arrêt de cette activité.

© N. Arrighi et coll.

Ces cellules sont différenciées en myofibroblastes sous l’action du facteur de croissance TFG-beta1. La production de protéines contractiles (en rouge) témoigne de l’activité de ces myofibroblastes.
© N. Arrighi et coll.

La destruction des cils par l’ajout de HPI4 stoppe cette activité.
© N. Arrighi et coll.
"Le processus que nous avons ainsi mis en évidence est différent de ce que l’on peut observer dans le rein par exemple, souligne Pascal Peraldi. Dans cet organe, la différenciation en myofibroblaste s’accompagne en effet d’une perte du cil. Ce travail confirme ainsi la diversité des voies de différenciation, en même temps que leur dépendance plus ou moins prononcée au cil primaire".
Autre apport de ces travaux, la meilleure compréhension des mécanismes à l’œuvre permet d’envisager de manipuler le cil pour moduler les voies de signalisation : ainsi, trouver une molécule capable de détruire de façon très spécifique le cil primaire dans des tissus adipeux ou musculaires pourrait conférer un effet antifibrotique intéressant. "Mais il faut faire très attention : maintenir l’intégrité du cil primaire ailleurs que dans la fibrose est essentiel ! Les maladies associées à un dysfonctionnement de cette organelle, les ciliopathies, en sont la preuve ".

Note
* unité 1091 Inserm/CNRS/Université Nice Sophia Antipolis, équipe Cellules souches et différenciation, Institut de biologie Valrose, Nice.

Source
N. Arrighi et coll. The primary cilium is necessary  for the differentiation and the maintenance of human adipose progenitors into myofibroblasts. Scientific Reports 7, Article number: 15248 (2017) doi:10.1038/s41598-017-15649-2

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La phagothérapie fait ses preuves contre la pneumonie

SCIENCE 13.04.2015

Des souris souffrant d’une pneumonie grave, d’origine bactérienne, ont été sauvées par l’inhalation d’un bactériophage, un virus sélectionné pour détruire spécifiquement la bactérie responsable de l’infection. L’équipe Inserm qui a mené ses travaux se réjouit du succès et envisage de tester cette stratégie chez l’homme dès que possible.

Des virus viendront-ils bientôt au secours des patients atteints de pneumonie ? C’est bien possible à en croire les résultats de travaux précliniques menés par une équipe Inserm*. Les chercheurs ont en effet testé cette approche avec succès, chez des souris souffrant d’une infection pulmonaire grave causée par la bactérie E. coli. Les animaux ont été traités avec des bactériophages - des virus qui infectent des bactéries, s’y reproduisent et entraînent leur destruction- spécifiques de la souche bactérienne à l’origine de leur infection pulmonaire.
Cette approche est appelée phagothérapie. Elle est très ancienne, mais elle a été abandonnée dans les années 40, suite à l’arrivée des antibiotiques. Seuls des pays de l’ex union soviétique l’utilisent encore. Toutefois, dans ces pays, la phagothérapie est pratiquée de façon empirique, sans que les résultats de travaux rigoureux n’aient été publiés. Un travail de validation de la méthode reste donc à faire pour que la phagothérapie puisse être envisagée comme une alternative sérieuse à l’antibiothérapie, notamment en Europe et aux Etats-Unis.

Des besoins réels

A l’hôpital Louis Mourier de Colombes (92), Jean-Damien Ricard est parfois confronté à des infections nosocomiales impliquant la bactérie E. coli, qui entraînent des pneumonies sévères chez des patients sous assistance respiratoire avec sonde d’intubation. Dans ces situations, certains antibiotiques sont efficaces… sous réserve que la bactérie y soit sensible. Et avec le problème croissant de l’antibiorésistance, ce n’est plus toujours le cas. C’est pourquoi Jean-Damien Ricard et son équipe ont souhaité tester la phagothérapie dans cette indication précise, afin de trouver une alternative en cas d’échec thérapeutique.

Pour cela, les scientifiques ont recherché des phages spécifiques de la souche bactérienne en question dans des eaux de station d’épuration. "Il existe des dizaines de milliers de phages différents dans l’environnement", rappelle Jean-Damien Ricard. Parmi tous ceux isolés, deux ont été testés, dont un faiblement spécifique au départ mais devenu plus agressif vis-à-vis de la bactérie E. coli suite à une  succession de co-cultures. Les chercheurs ont ensuite délibérément infecté des souris par la souche E. coli responsable de pneumonie et les ont divisées en trois groupes : certaines n’ont pas été traitées, servant de témoin, d’autres ont inhalé une dose unique d’un des deux phages, et les dernières ont reçu un antibiotique de référence à forte dose.

Les phages aussi efficaces que l’antibiotique
Alors que toutes les souris non traitées sont décédées des suites de l’infection, la survie a été de 100% dans les groupes ayant reçu l’antibiotique ou les phages, sans effets indésirables notables dans ce dernier cas. En outre, la vitesse de guérison a été équivalente avec les deux approches thérapeutiques. "Ce bon résultat atteste de l’efficacité des phages à détruire la bactérie in vivo et incite à poursuivre ces travaux", se réjouit Jean-Damien Ricard.

Le chercheur vient d’ailleurs de déposer une demande de programme hospitalier de recherche clinique (PHRC) afin de lancer une étude de phase I-II chez l’Homme, vérifier l’innocuité de cette approche et évaluer son potentiel thérapeutique. Il utilisera probablement un cocktail de phages inspiré de celui mis au point par une autre équipe qui teste la phagothérapie dans les infections à E. coli et P. aeruginosa chez les grands brulés (projet Phagoburn, financé par la commission européenne). Ce choix devrait permettre de cibler un plus large spectre de souches pathogènes.
"La phagothérapie est une approche très intéressante car la diversité naturelle des bactériophages est extraordinaire et permet de cibler de très nombreuses bactéries. Il y a en plus la possibilité d’éduquer un phage peu spécifique, comme nous l’avons fait dans cette étude, pour le rendre plus efficace. Il est donc utile d’investir dans cette direction, et pas uniquement dans la découverte de nouveaux antibiotiques voués tôt ou tard à l’apparition de résistances", conclut Jean-Damien Ricard.
 
 
Note
*unité 1137 Inserm/ Université Paris-Diderot, Sorbonne Paris Cité, Paris

Source
N. Dufour et coll, Treatment of Highly Virulent Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli Pneumonia With Bacteriophages. Crit Care Med, édition en ligne du 23 mars 2014

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Quand le cœur dépasse ses limites

mardi 17 juillet 2018

Après une course d’endurance extrême, le cœur peut présenter une dysfonction qui perdure et dont les mécanismes cellulaires demeurent inconnus. Les équipes d’Olivier Cazorla au laboratoire de Physiologie et médecine expérimentale du cœur et des muscles et de Cyril Reboul au Laboratoire de Pharm-écologie cardiovasculaire, identifient les mécanismes qui affectent la contractilité cardiaque en fonction de la durée de l’exercice. Cette étude, publiée le 01 Mai 2018 dans la revue International Journal of Cardiology, décrit des interactions entre les signalisations redox et adrénergiques à l’origine de désordres fonctionnels de la machinerie contractile cardiaque pouvant contribuer à différentes pathologies cardiaques.

La popularité des courses d’extrême endurance comme les trails, triathlons et marathons augmente mondialement depuis 30 ans, tout comme l’âge moyen des participants. Réaliser un exercice intense de type marathon est devenu un challenge personnel pour beaucoup d’individus, même pour « le sportif du dimanche ». Cette pratique s’est même durcie avec l’apparition des « ultra » où les efforts intenses dépassent les 10 heures d’affilées. Pour autant, cette pratique sportive ne fait l’objet d’aucune recommandation médicale particulière.
Pourtant, au cours des 10 dernières années, il a été montré que ce type d’épreuves physiques extrêmes était à l’origine de troubles transitoires de la fonction cardiaque, aujourd’hui connu sous le nom de fatigue cardiaque. Bien que ce phénomène soit rapporté dans un grand nombre d’études cliniques sur le terrain ou en laboratoire, à ce jour les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents n’ont jamais été clairement identifiés.

Les chercheurs ont exploré les mécanismes sous-tendant cette fatigue cardiaque sur un modèle de rat coureur en se concentrant sur le rôle de la signalisation médiée par le système adrénergique et la signalisation médiée par le stress oxydant, toutes deux très largement sollicitées au cours de l’exercice physique. Différents systèmes expérimentaux complémentaires ont été mis en œuvre in vivo, ex vivo (cœur isolé) et in vitro (cellule isolée), couplés à une approche pharmacologique.
La fonction cardiaque explorée in vivo par échocardiographie est plutôt améliorée par une course modérée d’une demi-heure. Si la course se prolonge plusieurs heures des dysfonctions des capacités de remplissage du cœur (fonction diastolique) sans atteinte majeure de la fonction de contraction sont observées comme chez l’Homme. Cette dysfonction persiste sur cœur isolé, suggérant des altérations de l’organe indépendantes de facteurs circulants. L’étude du couplage excitation-contraction à l’échelle cellulaire montre que les protéines de la machinerie contractile (sarcomère) sont préférentiellement affectées.
Il est aujourd’hui connu que la réponse du cœur à l’exercice est associée à la fois à un stress adrénergique et à un stress oxydant. A l’étage des protéines contractiles des myocytes cardiaques, un exercice modéré engendre à la fois l’activation d’une signalisation adrénergique, caractérisée par la phosphorylation de certaines protéines régulatrices cibles et une signalisation dite redox qui conduit à la s-glutathionylation d’une protéine clé dans la régulation de la fonction sarcomérique, la Myosin Binding protein-C (MyBP-C). Lorsque l’exercice est intense et prolongé, la s-glutathionylation de la MyBP-C empêche la signalisation dépendante du stress adrénergique d’impacter ses cibles au niveau de la machinerie contractile cellulaire. Ces modifications au niveau du sarcomère sont directement corrélées aux modifications contractiles de la cellule cardiaque et du cœur entier.
Les chercheurs montrent que l’on peut prévenir ces altérations fonctionnelles du cœur avec une supplémentation des animaux avant la course avec un antioxydant à large spectre, la N-acetylcystéine. Cela permet d’augmenter, avant l’épreuve physique intense, les stocks de glutathion réduit, de normaliser le niveau de s-glutathionylation de la MyBP-C. Cette stratégie permet finalement de préserver la voie de signalisation adrénergique sur les myofilaments et de normaliser la fonction cardiaque.
Ces résultats mettent en évidence des mécanismes cellulaires et moléculaires à l’origine de la fatigue cardiaque observée chez l’Homme après une épreuve physique de longue durée.

Figure : Durant un exercice physique, différentes voies de signalisation sont activées pour augmenter la force de contraction du cœur. Dans la cellule musculaire cardiaque (myocyte) qui compose le cœur, la machinerie contractile est une cible préférentielle. En fonction de l’intensité/durée de l’exercice, le stress oxydant généré induit la S-glutathionylation de la cMyBP-C (annotée en rouge -GS). Cette modification interfère avec les phosphorylations dépendantes du système adrénergique (annotées en bleu -P). Durant un exercice « modéré », il y a plus de phosphorylations dans le sarcomère ce qui est bénéfique pour la fonction cardiaque in vivo (partie gauche). Un exercice prolongé épuisant augmente la S-glutathionylation de la cMyBP-C et diminue les phosphorylations du sarcomère ce qui induit des troubles transitoires de la relaxation et donc des capacités de remplissage du cœur entre chaque contraction.
© Olivier Cazorla et Cyril Reboul
Références :
*         Stress-induced protein S-glutathionylation and phosphorylation crosstalk in cardiac sarcomeric proteins - impact on heart function. Chakouri N, Reboul C, Boulghobra D, Kleindienst A, Nottin S, Gayrard S, Roubille F, Matecki S, Lacampagne A, Cazorla O. 
International Journal of Cardiology. 258 (2018) 207–216. DOI: 10.1016/j.ijcard.2017.12.004
Contacts :
*         Olivier Cazorla Physiologie et Médecine Expérimentale du cœur et des muscles – PHYMEDEXP –
CNRS UMR 9214 - Inserm U1046 - Université de Montpellier
CHU Arnaud de Villeneuve
34295 Montpellier cedex 05 Tél. 04 67 41 52 44
*         Cyril Reboul 
Laboratoire de Pharm-écologie CardioVasculaire –LaPEC
UPRES 4278 – Université d’Avignon
84000 Avignon Tel. 04 90 16 29 46
 

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