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Certaines bactéries peuvent injecter des toxines dans les cellules hôtes à l’aide d’un appendice ressemblant à une seringue. Des recherches antérieures ont montré que nous pourrions détourner cette technique pour en faire un nouveau système d’administration de médicaments. Maintenant des scientifiques de l’Institut Max Planck ont mis au point un moyen de contrôler ce mécanisme en utilisant la lumière.

Un système pour délivrer des médicaments

L’appendice est connu comme un système de sécrétion de type 3 (T3SS), et il est utilisé par certaines souches de bactéries comme E. coli, Salmonella, Shigella, Yersinia (la famille qui cause la peste), et Pseudomonas, qui est responsable de nombreuses infections hospitalières.
Ces microbes s’accrochent à une cellule hôte et y injectent plusieurs milliers de protéines par le biais du T3SS. Celles-ci peuvent supprimer les défenses de l’hôte et aider à la propagation de l’infection, tout en donnant des symptômes comme la fièvre, la diarrhée et la douleur.
Aussi néfaste soit-il, ce système d’injection est indéniablement efficace. Les scientifiques essaient donc d’en tirer parti à des fins plus utiles. Il y a quelques mois à peine, l’équipe de Max Planck a signalé qu’elle avait réussi à détourner le T3SS pour injecter à la place des substances chimiques utiles, comme des médicaments, dans des cellules.
Mais il restait un problème : ce système n’est pas très précis. Il ne distingue pas les cellules qu’il injecte, mais lance sa charge utile dans n’importe quelle cellule que la bactérie rencontre. « Dès qu’un T3SS entre en contact avec une cellule hôte, il lance sa charge immédiatement », explique Andreas Diepold, chercheur principal de cette étude. « Cela n’est pas favorable aux applications en biotechnologie ou en médecine, où nous voulons cibler des types de cellules spécifiques, par exemple dans la thérapie des tumeurs cancéreuses ».

Ce système peut être contrôlé grâce à l’optogénétique

La clé de ce contrôle est la lumière. L’optogénétique est un domaine émergent dans lequel des impulsions de lumière à des longueurs d’onde spécifiques peuvent être utilisées pour influencer certains processus moléculaires. Dans ce cas, les chercheurs ont connecté un interrupteur optogénétique à un composant dynamique du T3SS. Ce système d’injection pourrait alors être activé et désactivé par des impulsions de lumière bleue.
Ils ont appelé le système résultant LITESEC-T3SS. Lors de tests en laboratoire, l’équipe a utilisé cette nouvelle technique pour injecter des protéines fluorescentes dans les cellules cancéreuses, ce qui les fait briller en bleu. Bien que ce soit une démonstration pour vérifier que ce mécanisme fonctionne, dans un autre test, l’équipe a échangé la protéine de la charge utile contre une autre qui induit la mort cellulaire, et l’a lâchée sur les cellules cancéreuses. Cette protéine a été efficace pour tuer les tumeurs cancéreuses.
Les chercheurs prévoient de continuer à expérimenter cette technique pour voir ce qu’il pourrait de plus. Il reste encore beaucoup de travail à faire avant qu’elle ne devienne un traitement viable. Mais cette technique existe et peut être utiliser dans de nombreuses situations et maladies.
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : Max Planck Institute
Crédit photo : Pixabay

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Certaines bactéries peuvent injecter des toxines dans les cellules hôtes à l'aide d'un appendice ressemblant à une seringue. Des recherches antérieures ont montré que nous pourrions détourner cette technique pour en faire un nouveau système d'administration de médicaments. Maintenant des scientifiques de l'Institut Max Planck ont mis au point...