un-médicament-contre-la-parodontite
Porphyromonas gingivalis est un pathogène bactérien majeur qui mène à la parodontite – également connue sous le nom de maladie des gencives. Au Japon, 80 % des adultes âgés de 35 ans et plus souffrent de cette maladie. De plus, P. gingivalis a également été associé à l’arthrite rhumatoïde, aux maladies cardiovasculaires, au cancer du pancréas et même à la maladie d’Alzheimer.

Contrer les effets de Porphyromonas gingivalis 

La parodontite est une maladie inflammatoire buccale en réponse à des biofilms – une plaque bactérienne qui s’accumule sur des surfaces comme nos dents. Les biofilms sont principalement créés par les cellules bactériennes qui s’attachent à l’hôte, et entre elles, par des filaments collants ressemblant à des cheveux, appelés pili. Dans les cas graves, la parodontite peut entraîner l’érosion des gencives et la perte des dents.
Une équipe de chercheurs, aux côtés des groupes du professeur Koji Nakayama de l’Université de Nagasaki et du professeur Katsumi Imada de l’Université d’Osaka, a révélé la structure de ces pili et fait la lumière sur leur mode d’assemblage. Leurs recherches ont apporté de nouvelles connaissances en bactériologie et constituent une étape cruciale dans la lutte contre les maladies auxquelles cette bactérie est associée.
« Les pili sont essentiels à la fois pour la survie de cette bactérie et pour la création de biofilms », a déclaré le Dr Satoshi Shibata, premier auteur de cette étude. « En examinant de près ces pili, nos recherches ont permis de comprendre comment nous pouvons empêcher la formation des biofilms ».
La première étape pour déterminer comment cet assemblage s’est produit a été d’examiner de près la structure des pilins individuelles. « Des informations structurelles détaillées sur la FimA sont très importantes car la pathogénicité des souches de P. gingivalis est étroitement liée aux sous-types de la FimA », a déclaré le professeur Imada.

Examiné de près les pili entièrement assemblés

Le professeur Imada et les étudiants de l’université d’Osaka ont cristallisé des pilins FimA, révélant leur état non assemblé à la résolution atomique. « Sur la base d’expériences antérieures du groupe Nakayama, nous avons émis l’hypothèse que ces pilins s’étaient assemblées par un mécanisme d’échange de brins à médiation protéique », a déclaré le Dr Shibata. « Donc, notre prochaine expérience a examiné de près les pili entièrement assemblés en utilisant la microscopie cryo-électronique. »
Le professeur associé Mikio Shoji du groupe Nakayama et le Dr Shibata ont préparé une version génétiquement modifiée des pilins FimA, qui se sont assemblées avec succès en pili, après l’ajout d’une protéase – une protéine qui coupe d’autres protéines. Le Dr Shibata a ensuite collecté des milliers d’images sur le microscope cryo-électronique haut de gamme de l’OIST et a traité les données sur le supercalculateur « Sango » de l’université, ce qui a permis d’obtenir un modèle atomique tridimensionnel complet de la structure des pilins assemblés.
« Lorsque nous avons ajouté ces protéases, les pili ont commencé à s’assembler en pili allongés comme des wagons de train qui se relient pour former un train. Cela s’est produit parce que cette protéase a coupé une boucle de retenue et a libéré un brin de protéine, connu sous le nom de brin donneur, qui a déclenché le début de l’assemblage », a déclaré le professeur Wolf. Une fois libéré, le brin donneur est sorti du pili et s’est inséré dans une rainure voisine du pili, reliant ainsi les deux pili.
Enfin, dans un effort d’équipe combiné, les trois groupes ont examiné de plus près la composition des acides aminés à l’extrémité du brin donneur et ont constaté qu’elle jouait un rôle essentiel dans le mécanisme d’assemblage. En utilisant la biochimie, la cristallographie et la cryo-EM, ils ont fait muter cette protéine, ce qui a empêché la formation des pili et a ainsi prouvé comment ces acides aminés contribuent à la polymérisation des pili.

Une étape vers de nouveaux médicaments antibactériens

En fin de compte, cette recherche est une étape vers de nouveaux médicaments antibactériens, non seulement pour les maladies causées par P. gingivalis, mais aussi pour celles causées par toutes les bactéries contenants des pili de type V. « Nous essayons maintenant de créer un inhibiteur qui empêche les pili de s’assembler », a déclaré le Dr Shibata. « Cette structure sert de cible pour créer de nouveaux médicaments, qui sont nécessaires pour contrer la résistance croissante aux antibiotiques. Trouver de nouveaux composés antimicrobiens est un avantage crucial dans la lutte contre ces pathogènes ».
Cette recherche a été publiée dans Nature Microbiology.
Source : Okinawa Institute of Science and Technology
Crédit photo : Pixabay