Changer la programmation génétique de quelqu'un est plus facile que vous ne le pensez. Alors que les techniques de modification de l'ADN au niveau moléculaire sont de plus en plus utilisées, il est également possible d'activer ou de désactiver des gènes sans modifier de manière permanente le matériel génétique sous-jacent. Cela signifie que nous pouvons affecter les instructions génétiques envoyées au corps d'un organisme en modifiant son environnement ou avec des médicaments.
Ce domaine de «l'épigénétique» aide déjà les médecins à comprendre le fonctionnement de certaines maladies, pourquoi l'exercice peut être si bénéfique et comment nous pourrions modifier le processus de vieillissement. Mais mes collègues et moi essayons d'étudier le rôle de l'épigénétique dans les bactéries.
Nous avons récemment étudié un moyen possible d’affecter l’épigénétique bactérienne, qui pourrait permettre de mettre fin aux infections sans utiliser d’antibiotiques. Et étant donné que de nombreuses bactéries deviennent résistantes aux antibiotiques existants, cela pourrait ouvrir une nouvelle façon vitale de traiter les maladies.
Notre étude a examiné la bactérie Acinetobacter baumannii, qui est une cause majeure des infections que les personnes peuvent contracter dans les hôpitaux et qui tue jusqu'à 70% des personnes infectées. Les antibiotiques ne fonctionnent plus sur certaines souches de A. baumannii - et l'Organisation mondiale de la santé (OMS) l'a récemment classée comme la plus grande menace bactérienne pour la santé humaine.
Nous avons déjà des soi-disant médicaments antivirulents qui ne tuent pas les bactéries mais les rendent inoffensives, de sorte que le système immunitaire du corps puisse les éliminer sans rien laisser de devenir résistant au médicament. Trouver un moyen d’affecter l’épigénétique des bactéries en rendant les insectes inoffensifs pourrait nous aider à créer de nouveaux médicaments antivirulents qui apporteraient une énorme contribution à la médecine.
Pour commencer ce processus, nous nous sommes d'abord tournés vers l'épigénétique humaine. Le moyen le plus courant d’affecter notre épigénétique est d’ajouter à notre matériel génétique une petite étiquette moléculaire qui active ou désactive un gène apparenté. En particulier, nous pouvons ajouter une étiquette appelée groupe acétyle à une protéine importante appelée histone.
Ajout d'une étiquette acétyle à l'histone (CNX OpenStax, CC BY) Histone organise nos molécules d'ADN de 2 m de long de manière à pouvoir s'intégrer parfaitement dans nos cellules de 100 micromètres de long. L'ajout de l'étiquette acétyle est un mécanisme naturel utilisé par les cellules pour modifier la façon dont l'histone interagit avec l'ADN. L'ajout des étiquettes acétyle active normalement certains gènes, ce qui signifie qu'ils modifient le comportement de la cellule. Les échecs dans ce processus de modification de l'histone sont liés aux cancers, aux maladies cardiovasculaires et à de nombreux troubles neurodégénératifs.
Les cellules bactériennes ont leur propre version de l'histone appelée HU, qui organise leur ADN et est impliquée dans le bon fonctionnement de toutes ses fonctions. Les bactéries dites «à Gram positif», comme celles de notre système digestif qui nous aident à décomposer les aliments, ne peuvent pas survivre sans travailler à l'hôpital. Et les «bactéries à Gram négatif», qui sont généralement celles qui nous rendent malades comme Salmonella enterica, deviennent beaucoup moins nocives sans UH.
Nouveaux médicaments
Dans notre étude, nous avons constaté que l'ajout d'une étiquette acétyle à l'HU affectait de manière significative la manière dont il interagissait avec l'ADN. Cela signifie qu'il est fort probable que de telles modifications entraînent des modifications épigénétiques, affectant la croissance de la bactérie et infectant d'autres organismes. Donc, si nous pouvons créer des médicaments qui apportent ces modifications aux protéines bactériennes de cette manière, nous pourrions avoir un nouveau moyen de stopper les infections.
C'est un défi de taille en médecine en ce moment, car les bactéries résistantes aux antibiotiques tuent 700 000 personnes par an dans le monde. Si nous ne trouvons pas de nouveaux traitements, le nombre de décès annuel pourrait atteindre 10 millions d'ici 2025.
Une fois que nous avons vérifié le lien entre des modifications épigénétiques spécifiques et une infection bactérienne, nous pouvons commencer à rechercher des substances qui altèrent l’épigénétique des bactéries de manière à la rendre moins nocive. Il existe déjà plusieurs molécules ciblant l'épigénétique humaine de manière similaire dans le cadre d'un développement préclinique ou d'essais cliniques. Ainsi, un médicament qui «désactive» la capacité des bactéries à causer des infections peut ne pas être trop éloigné.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Yu-Hsuan Tsai, maître de conférences en chimie organique, Université de Cardiff
