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"Par inhibition de la détection de quorum chez les bactéries avec l’alcaloïde pipérlongumine du piment long, l’université publique Ben-Gourion, implantée à Beer-Sheva dans le sud d’Israël, propose un nouveau type d’antibiotique" par Jacques Hallard
lundi 28 octobre 2024, par
ISIAS Médecine Antibiorésistance
Par inhibition de la détection de quorum chez les bactéries avec l’alcaloïde pipérlongumine du piment long, l’université publique Ben-Gourion, implantée à Beer-Sheva dans le sud d’Israël, propose un nouveau type d’antibiotique
Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 23/09/2024
Plan du document : Sommaire Auteur
- ‘Ben-Gurion University’, une université publique implantée à Beer-Sheva dans le sud d’Israël, propose un nouveau type d’antibiotique créé à partir du poivre long - Le 30 juil. 2024 par Israel Science info desk - Ajout d’annexes sur poivre long, piperlongumine et détection du quorun (Piper longum)
- Annexe sur le poivre long (Piper longum)
- Annexe sur la piperlongumine
4. Annexe sur la détection de quorum (Quorum-sensing)
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‘Ben-Gurion University’, une université publique implantée à Beer-Sheva dans le sud d’Israël, propose un nouveau type d’antibiotique créé à partir du poivre long - Le 30 juil. 2024 par Israel Science info desk - Ajout d’annexe sur piperlongumine et poivre long (Piper longum)https://www.israelscienceinfo.com/wp-content/uploads/2024/07/medocs-300x211.jpg
Les bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques sont en augmentation, alors que de moins en moins d’antibiotiques sont développés. Le Pr Ariel Kushmaro et ses collègues en Israël et à l’international se concentrent sur le poivre long.
Connue en médecine traditionnelle pour son traitement de diverses maladies, l’équipe a créé un dérivé qui perturbe la communication chimique bactérienne. De nombreux métabolites secondaires des plantes sont essentiels à la protection des plantes contre les pathogènes microbiens. Ces composés sont depuis longtemps considérés comme une source importante pour la découverte de médicaments. La synthèse de nouveaux dérivés de ces métabolites augmente la probabilité de trouver de nouveaux médicaments à de nombreuses fins thérapeutiques.
Dans l’étude, seize dérivés de la pipérlongumine (PL), un alcaloïde amide de Piper longum L., ont été examinés pour l’inhibition de la détection du quorum (QSI). La détection du quorum (QS) utilise des auto-inducteurs pour contrôler la concentration bactérienne. Le PL-18 avait la meilleure activité QSI. Le PL-18 a à la fois réduit la virulence bactérienne et perturbé les biofilms qui protégeaient les bactéries de leur échantillon. Au total, le PL-18 inhibe le QS, la virulence, l’absorption du fer et la formation de biofilm. Ainsi, le PL-18 devrait être davantage développé contre les infections bactériennes, la résistance aux antibiotiques et la formation de biofilm.
Parmi les autres chercheurs du laboratoire du Pr Kushmaro : Yael Schlichter Kadosh et Marilou Shagan. Parmi les autres chercheurs de BGU, on trouve : Khairun Nisaa, le professeur Anat Ben-Zvi, Danit Lisa Karsagi Byron et le professeur Jacob Gopas. Ils ont collaboré avec Alexander Brandis et Tevie Mehlman, chercheurs de l’Institut des sciences Weizmann, et Subramani Muthuraman et Rajendran Saravana Kumar de l’Institut de technologie de Vellore en Inde. La première auteure, Yael Schlichter Kadosh, a été soutenue par le ministère israélien des Sciences et de la Technologie.
La recherche a été partiellement financée par le Fonds Avram et Stella Goldstein-Goren. Le Pr Kushmaro est membre du département d’ingénierie biotechnologique Avram et Stella Goldstein-Goren, de la Goldman Sonnenfeldt School of Sustainability and Climate Change et du Ilse Katz Center for Nanoscale Science and Technology.
Publication dans Biofilm Je m’abonne Je soutiens - Source : https://www.israelscienceinfo.com/en/medecine/antibioresistance-la-bgu-propose-un-nouveau-type-dantibiotique-cree-a-partir-du-poivre-long/
Les agents pathogènes bactériens résistants aux antibiotiques sont en augmentation, tandis que moins d’antibiotiques sont en cours de développement.
Le professeur Ariel Kushmaro et ses collègues locaux et internationaux ont répondu à ce besoin en se concentrant sur le poivre long. Connue en médecine traditionnelle pour son traitement de diverses maladies, l’équipe a créé un dérivé qui perturbe la communication chimique bactérienne.
Les métabolites secondaires de nombreuses plantes sont essentiels à la protection des plantes contre les agents pathogènes microbiens. Ces composés ont longtemps été considérés comme une source importante pour la découverte de médicaments. La synthèse de nouveaux dérivés de ces métabolites augmente la probabilité de trouver de nouveaux médicaments à de nombreuses fins thérapeutiques.
Dans l’étude, seize dérivés de la piperlongumine (PL), un alcaloïde amide de Piper longum L., ont été criblés pour l’inhibition de la détection du Quorum (QSI). La détection du quorum (QS) utilise des auto-inducteurs pour contrôler la concentration bactérienne. PL-18 a eu la meilleure activité QSI. Le PL-18 a à la fois réduit la virulence bactérienne et perturbé les biofilms qui protégeaient les bactéries de leur échantillon. Au total, le PL-18 inhibe le QS, la virulence, l’absorption du fer et la formation de biofilm. Ainsi, le PL-18 devrait être développé davantage contre les infections bactériennes, la résistance aux antibiotiques et la formation de biofilm.
D’autres chercheurs du laboratoire du professeur Kushmaro comprenaient : Yael Schlichter Kadosh et Marilou Shagan. D’autres chercheurs de l’UGB comprenaient : Khairun Nisaa, le professeur Anat Ben-Zvi, Danit Lisa Karsagi Byron et le professeur Jacob Gopas. Ils ont collaboré avec Alexander Brandis et Tevie Mehlman, chercheurs de l’Institut des sciences Weizmann, et Subramani Muthuraman et Rajendran Saravana Kumar de l’Institut de technologie Vellore en Inde.
La première auteure, Yael Schlichter Kadosh, a été soutenue par le ministère israélien de la Science et de la Technologie. La recherche a été partiellement financée par le Fonds Avram et Stella Goldstein-Goren. Le professeur Kushmaro est membre du Département de génie biotechnologique Avram et Stella Goldstein-Goren, de la Goldman Sonnenfeldt School of Sustainability and Climate Change et du Centre Ilse Katz pour la science et la technologie à l’échelle nanométrique.
Leurs résultats sont publiés dans Biofilm : Pseudomonas aeruginosa quorum sensing and biofilm attenuation by a di-hydroxy derivative of piperlongumine (PL-18) - I subscribe I support
Annexe sur le poivre long (Piper longum
Le poivre long (Piper longum) se rencontre à l’état sauvage dans le nord et le sud de l’Inde. Il est cultivé au Sri Lanka et au Cambodge. Il prend la forme d’un épi. Le poivre long a longtemps imprégné les cuisines des cours européennes avant qu’il ne soit détrôné par le vrai poivre et le piment au XVIème siècle].
Poivrier long - Piper longum d’après Wikipédia
Pour les articles homonymes, voir Poivre (homonymie).
Piper longum{}
Description de cette image, également commentée ci-après
Poivrier long
Classification | |
---|---|
Règne | Plantae |
Division | Magnoliophyta |
Classe | Magnoliopsida |
Ordre | Piperales |
Famille | Piperaceae |
Genre | Piper |
Classification APG III (2009) | |
---|---|
Clade | Angiospermes |
Clade | Magnoliidées |
Ordre | Piperales |
Famille | Piperaceae |
Description de l’image Piper longum.jpg.
Le poivrier long (Piper longum) est une espèce de plantes à fleur de la famille des Piperaceae. C’est une liane qui produit du poivre originaire d’Asie.
Description - Le poivrier long (Piper longum) est une liane. Son fruit est formé de graines minuscules enfermées dans une infrutescence de quelques cm de long, qui ressemble un peu à un chaton de noisetier. Comme celui du poivrier noir (Piper nigrum), ce fruit contient un alcaloïde, la pipérine, qui contribue à son piquant. Sa saveur est plus chaude, légèrement sucrée et moins forte que celle du poivre noir, avec certaines ressemblances avec celle de la cannelle.
Répartition et habitat - Le poivre long est originaire de l’Inde, poussant à l’état sauvage sur les contreforts de l’Himalaya.
Risque de confusion - Une autre espèce de poivrier long, Piper retrofractum (en), est native de l’île de Java.
Histoire - Très populaire au temps des Romains et des Grecs, ce fut une des premières épices à atteindre l’Europe.[réf. souhaitée]
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Propriétés et usages - Piper longum est une des plantes majeures dans l’Ayurveda, où il est appelé pippali. Il favorise la résistance de l’organisme au stress et est utilisé en Inde pour le traitement des maladies du système respiratoire comme les bronchites, l’asthme, mais également pour ses effets bénéfiques sur le système digestif [réf. nécessaire]. Selon l’Ayurveda, le poivre long augmente agni, le feu digestif, améliorant ainsi la digestion mais également le métabolisme. Paradoxalement, il favorise également un sommeil plus réparateur 2,3,4,5,6.
Le poivre est une épice quasi universellement consommée [réf. nécessaire]. Sa saveur piquante est due à des amides de la pipéridine. On doit le concasser au mortier puis au moulin à café de préférence.
Des chercheurs ont découvert que la pipérine contenue dans cette plante peut améliorer les fonctions cérébrales7 et possède un pouvoir anti-dépresseur8. Ses propriétés analgésiques et anti-inflammatoires ont été mises en évidence par différentes études systémiques [réf. nécessaire].
La pipérine a également le pouvoir d’augmenter la biodisponibilité des substances nutritives telles que le bêtacarotène, le sélénium, le glucose et les acides aminés [réf. nécessaire].
Des études du Regional Research Lab CSIR de Jammu en Inde, ont établi que la pipérine augmentait la biodisponibilité de la plupart des médicaments : ainsi, les doses de médicaments absorbées ont pu être significativement réduites pour un même effet lorsque la prise était accompagnée de pipérine [réf. nécessaire].
Comme tous les poivres, il ne supporte pas les cuissons prolongées [réf. nécessaire].
Étant donné qu’il parfume beaucoup les plats, on le suggère notamment pour agrémenter l’osso buco, le fromage au lait de chèvre frais, les soupes d’hiver et les potages.
Cette plante est citée dans une étude de type Criblage à haut débit9. Elle a été retenue parmi une liste d’autres candidates potentielles pour ses effets antiviraux contre le SARS-CoV-2, responsable de la pandémie de COVID-19.
Article complet avec Notes et références sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/Poivrier_long
La piperlongumine (également appelée piplartine ou piperlongumine) est un alcaloïde amide[2] du fruit du poivre long (Piper longum), une plante poivrière trouvée dans le sud de l’Inde et en Asie du Sud-Est.[3] Une fois extraite, la piperlongumine peut provoquer une irritation de la peau, des yeux ou des voies respiratoires. [2]
Médecine traditionnelle et recherche
Les poivrons longs ont été utilisés dans l’Ayurveda et la médecine traditionnelle chinoise comme traitement. [3][4]
Targtex, une spin-off biotechnologique de l’Institut portugais de biologie moléculaire, a développé un hydrogel de piperlongumine qui doit être appliqué après l’ablation des tumeurs du glioblastome, dans le but de neutraliser les cellules cancéreuses restantes. L’hydrogel s’est avéré efficace dans des études en laboratoire et sur des animaux et devrait faire l’objet d’essais cliniques de phase I sur l’homme dans le courant de 2023 5][6]
Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Piperlongumine
CAS : 20069-09-4 Piperlongumine{{}}
Nom : Piperlongumine
CAS : 20069-09-4
EINECS : 812-597-2
MF : C17H19NO5
MW : 317,33600
Densité : 1.223g / cm3
BP : 475,6 ° C à 760 mmHg
MP : 124 ° C
FP : 241,4 ° C
Pureté : 97% +
Pipérlongumine (PL) est un produit naturel constituant le fruit du poivre long (Piper longum), une plante de poivre trouvée dans le sud de l’Inde et en Asie du sud-est.
La piplongumine peut avoir des propriétés anticancéreuses. Dans des expériences in vitro, il tue sélectivement certains types de cellules cancéreuses par rapport aux cellules normales. Une étude sur un modèle de xénogreffe murin de cancer a montré que la piperlongumine inhibe la croissance des tumeurs malignes du sein et de leurs métastases associées.
Synonymes - La 1 - [(E) -3- (3,4,5-triméthoxyphényl) prop-2-énoyl] -2,3-dihydropyridin-6-one ;
CAS : 20069-09-4 EINECS : 812-597-2 MF:C17H19NO5 MW:317.33600 Densité:1,223 g / cm3 BP:475,6 ° C à 760 mmHg MP : 124ºC FP:241.4ºC Pureté:97% +
Condition de stockage : Conservez dans un endroit frais et sec. Garder le contenant fermé lorsqu’il ne sert pas.
Stabilité : 2-8°C Apparence : poudre blanche à beige Facteur d’acidité (pKa) :-1,88 ± 0,20 (prédite) Paquet:5g, 25g, 100g, 500g, 1kg, 25kg
Source : https://fr.alfachemsp.com/heterocyclic/cas-20069-09-4-piperlongumine.html
Annexe sur la détection de quorum (Quorum-sensing){{}}
Quorum-sensing ou détection de quorum en français – Document ‘souslemicroscope.com’
Définition - Certaines bactéries disposent d’un mécanisme de communication basé sur des signaux chimiques appelé quorum-sensing. (ou détection de quorum en français) On peut comparer ces signaux chimiques à des « mots » que s’échangent les bactéries. Le vocabulaire utilisé pour le quorum-sensing se limite à un seul mot. Cette méthode de communication ne permet pas de longs monologues, des débats enflammés ou des déclarations d’amour mais juste d’indiquer sa présence à d’autres bactéries.
Communication entre bactéries : quorum-sensing
La communication par quorum-sensing peut être comparée à un recensement auquel participent les bactéries. Elles indiquent leur présence pour estimer la taille de la population. Une fois que la population a atteint un certain seuil, les bactéries changent de comportement pour entreprendre des actions qui sont peu avantageuses en faible nombre. Par exemple pour une bactérie pathogène qui se trouve seule, il est peu rentable de produire une toxine pour infecter un humain. Par contre, une fois que la population de cette bactérie sera suffisamment grande, l’infection aura plus de probabilité de réussite. La production de la toxine sera alors plus avantageuse.
https://souslemicroscope.com/wp-content/uploads/2020/01/Quorum_sensing_seuil-1024x341.jpg
Le quorum-sensing permet aux bactéries de changer de comportement une fois que la population a atteint un certain seuil. La production de molécule de communication est proportionnelle à la population bactérienne. Plus il y a de bactéries et plus la production est importante.
Mécanisme moléculaire du quorum-sensing
Le mécanisme moléculaire de quorum-sensing peut être divisé en trois étapes : la production d’une molécule de communication, sa détection par une autre bactérie et enfin un changement de comportement.
Une fois que la molécule de communication a été produite, elle est libérée dans l’environnement autour de la bactérie. À ce moment d’autres bactéries peuvent détecter cette molécule. Lorsque la concentration de la molécule de communication (et donc la population bactérienne) a atteint un certain seuil, elle va être détectée via un récepteur cellulaire. Cette reconnaissance peut être comparée à une « clé » qui ouvre une « serrure ». Une fois lié avec la molécule le récepteur va avoir un effet régulateur au niveau de l’ADN pour changer le comportement de la bactérie. Plusieurs mécanismes cellulaires peuvent ainsi être régulés par le quorum-sensing :
- virulence desbactéries pathogènes
- formation de biofilms (communauté de micro-organismes fixés à une surface)
- production de métabolites secondaires (métabolites non essentiel à la croissance)
- production de flagelles et mobilités
- échange d’ADN entre bactéries (transfert conjugatif)
Un système complexe dans l’environnement{{}}
Le quorum-sensing repose sur un ensemble de molécules de communications. Elles ont toutes le même rôle de « recensement » mais sont produites et détectées par des espèces bactériennes différentes.
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Exemples de molécules de quorum-sensing de la famille homosérine lactone. À partir d’une structure chimique de base commune, il existe plusieurs molécules reconnues ou non par des bactéries. (inspirée de la figure 2 de Liu et al., 2018)
Le quorum-sensing peut servir pour synchroniser le comportement de bactéries de la même espèce. Mais d’autres cas de figures sont possibles dans des écosystèmes avec de nombreux micro-organismes différents. Certaines bactéries vont communiquer entre elles en produisant un type (ou plusieurs) de molécule(s) de quorum-sensing. D’autres bactéries vont détecter des molécules de quorum-sensing et se synchroniser avec leur voisines mais sans produire elles-mêmes de molécules.
La communication par quorum-sensing peut se faire entre des bactéries de la même espèces ou d’espèces différentes. Dans des écosystèmes complexes, plusieurs cas peuvent avoir lieu en même temps.
Quorum quenching : bloquer le quorum sensing
Le quorum quenching correspond à l’ensemble des mécanismes capables d’inhiber le quorum sensing. Par exemple en dégradant les molécules de communications impliquées dans le quorum sensing ou en bloquant les récepteurs à ces mêmes molécules. Ces mécanismes sont mis en place par certains organismes, comme des plantes par exemple, pour limiter le quorum sensing et les comportements associés comme la virulence ou la formation de biofilms.
Certaines bactéries peuvent produire des enzymes capables de dégrader leurs propres molécules de quorum-sensing. Ce mécanisme permet un recyclage des molécules de communications.
Références bibliographiques : {{}}
Grandclément, C., Tannières, M., Moréra, S., Dessaux, Y., & Faure, D. (2015). Quorum quenching : Role in nature and applied developments. FEMS Microbiology Reviews, 40(1), 86–116. doi:10.1093/femsre/fuv038 (lien)
Liu, J., Fu, K., Wu, C., Qin, K., Li, F., & Zhou, L. (2018). “In-Group” Communication in marine Vibrio : A Review of N-acyl homoserine lactones-driven quorum sensing. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 8. doi:10.3389/fcimb.2018.00139 (lien)
Mukherjee, S., & Bassler, B. L. (2019). Bacterial quorum sensing in complex and dynamically changing environments. Nature Reviews Microbiology. doi:10.1038/s41579-019-0186-5 (lien)
Source : Haut du formulaire
https://souslemicroscope.com/quorum-sensing/
Détection du quorum selon Wikipédia {{}}
(en) Diagramme montrant les étapes de détection du quorum chez une bactérie Gram négatif.
La détection du quorum, ou quorum sensing, est la capacité d’un micro-organisme (bactérie, archée, microchampignon, virus) à détecter et à réagir à la densité de population de ce microbe par des mécanismes de régulation génétique.
À haute densité de population, la concentration de signaux moléculaires présents dans l’environnement sont perçus par les micro-organismes. Ces signaux sont enregistrés grâce à des récepteurs protéiques intracellulaires qui reconnaissent les séquences d’ADN spécifiques des gènes et régulent leur expression. Ce processus permet aux microbes de coordonner leur comportement collectif.
Histoire de la découverte de la détection du quorum{{}}
La détection du quorum a été observée pour la première fois chez Vibrio fischeri1, renommé depuis Photobacterium fischeri puis Aliivibrio fischeri, une bactérie bioluminescente et symbiotique, vivant dans l’organe lumineux de certains céphalopodes comme la sépiole. Quand les vibrions sont sous forme planctonique (à l’état libre), la concentration du signal moléculaire que les bactéries produisent, appelé auto-inducteurs, est faible, et les cellules ne sont pas luminescentes. Au contraire, dans l’organe lumineux de la sépiole, où les vibrions sont très nombreux (environ 1011 cellules par mL), les auto-inducteurs présents à haute concentration sont perçus par la population bactérienne, stimulant ainsi la transcription d’un gène associé à la synthèse de luciférase, un enzyme capable de produire de la lumière à partir d’ATP.
Principes généraux{{}}
La détection du quorum correspond au mécanisme de synchronisation de l’expression (ou de la répression) de gènes particuliers au sein d’une population bactérienne en fonction de la densité de cette population. Elle implique la capacité des bactéries à communiquer avec leurs congénères via des signaux moléculaires et, éventuellement, pour certaines espèces (archées), à disposer d’une horloge biologique endogène (Rythme circadien bactérien)[réf. nécessaire].
Mécanisme général de la détection du quorum{{}}
Les bactéries qui utilisent la détection du quorum produisent des signaux moléculaires dits « auto-inducteurs ».
- Lorsque la densité de la population bactérienne est faible, la diffusion réduit rapidement la concentration de l’auto-inducteur dans l’environnement.
- Au contraire, avec la multiplication cellulaire dans un espace confiné, la densité de la population augmente, et la concentration de l’auto-inducteur dépasse un seuil critique qui est alors perçu par les bactéries qui le produisent : on dit alors que le quorum est atteint.
- Cette perception active alors souvent la surproduction du signal auto-inducteur, conduisant ainsi à une boucle de rétroaction positive permettant de synchroniser sa perception au sein de la population microbienne.
La présence des auto-inducteurs est perçue par des récepteurs protéiques intracellulaires.
Ces récepteurs fixent l’auto-inducteur (dont la concentration intracellulaire reflète la concentration extracellulaire).
Le récepteur ainsi activé reconnait certaines séquences d’ADN, spécifiques des gènes régulés par détection du quorum et active ou réprime leur expression.
Sans que l’on puisse véritablement parler de superorganisme, la population peut alors localement réagir un peu comme une colonie cohérente, plus que comme une simple somme d’individus.
Les auto-inducteurs fonctionnent un peu comme des hormones ; ils sont perçus par les bactéries à des concentrations très faibles (de l’ordre de 1 pmol à 1 µmol).
Parmi les signaux connus, on peut citer les N-acyl homosérine lactones (NAHL), les butyrolactones, des peptides cycliques tels ComX, ou l’autoinducteur 2 (AI-2), un des seuls composés biologiques connus contenant du bore.
Les différents types de détection du quorum{{}}
Il existe de nombreuses molécules de communication cellulaire appartenant au système de la détection du quorum. Les molécules utilisées dépendent de l’espèce bactérienne considérée, mais il est possible de classer ces systèmes de communication en trois grandes catégories.
Détection du quorum de type 1{{}}
Le système de quorum de type 1 utilise les N-acyle homosérine lactones (aussi appelées autoinducer 1), molécules portant un cycle lactone et une chaine acyle de longueur variable, comme molécules-signaux. Il s’agit du système le plus couramment cité. Il est utilisé chez des espèces comme Vibrio fischeri, Pseudomonas aeruginosa, Yersinia enterocolitica, Agrobacterium tumefaciens ou Pectobacterium carotovorum.
Synthèse des N-acyle homosérine lactones (NAHLs) : les enzymes permettant la synthèse des NAHL chez Photobacterium se regroupent dans le clade des LuxI. Les substrats de Lux I sont des protéines transporteuses d’acyle, molécules donneuses intracellulaires de chaînes acyle et la S-adénosyl méthionine (SAM), donneuse intracellulaires de méthyle. L’enzyme Lux I crée un pont amide entre le SAM et la chaîne acyle de la protéine transporteuse d’acyle. Puis Lux I réalise une réaction dite de « lactonisation », qui permet la création du cycle lactone. Selon le type de protéine transporteuse d’acyle impliquée dans ce processus de synthèse, différentes NAHL peuvent être formées. La longueur de la chaîne acyle est variable, ainsi que l’est son degré d’insaturation (en général les chaines acyles sont saturées) et sa substitution au niveau du carbone 3 (par un groupe hydroxy ou cétone). L’enzyme de synthèse LuxI ne synthétise qu’un seul type de NAHL, ou deux ou trois NAHL de structureS très voisineS. Ainsi, chaque organisme produit des NAHL qui lui sont spécifiques sans que cela exclue la possibilité de communication croisée. Différentes bactéries, comme par exemple Pseudomonas aeruginosa, sont cependant capables de produire deux types de NAHLs différents, la 3-oxo-C12-HSL, à longues chaînes acyles, et la C4-HSL, qui possède une chaîne acyle plus courte. Pseudomonas aeruginosa possède en effet deux enzymes de synthèse, LasI et RhlI.
Les NAHLs sont libérées dans le milieu, peuvent diffuser dans les membranes et se lier à un régulateur de réponse de type « Lux R ». Lorsque Lux R est lié à une NAHL, il est alors capable de se dimériser et d’agir en tant que régulateur transcriptionnel de nombreux gènes.
Détection du quorum de type 2{{}}
Le système de détection du quorum de type 2 utilise deux types de molécules, les autoinducer 2 (diester de furanosyl borate) et 3. Ce système implique une détection via des senseurs histidines kinases membranaire. Il est utilisé par des espèces bactériennes comme Escherichia coli, Vibrio cholerae ou Salmonella typhimurium.
Autoinducteur 2{{}}
L’autoinducteur 2 est le diester de furanosyl borate. Chez Vibrio fischeri, il est synthétisé par une enzyme dite « Lux S » à partir de S-adénosine homocystéine (SAH), composé toxique pour la cellule. Le diester de furanosyl borate est libéré dans le milieu, il est reconnu par un senseur membranaire, « Lux P », capable d’autophosphorylation. Lux P transfère son phosphate sur un intermédiaire, « Lux Q », puis sur « Lux U » et enfin sur le régulateur de réponse « Lux O », qui, lorsqu’il est phosphorylé, permet la transcription de petits ARN régulateurs. Ces ARN non codants vont inhiber le répresseur Lux R et permettre la dérépression de certains gènes.
Autoinducteur 3{{}}
Système de signalisation intercellulaire mal connu, dont la molécule n’a pas été purifiée. Les précurseurs sont peu connus. Ces molécules sont capables d’activer des senseurs histidine kinases. Une cascade d’activation intracellulaire permet la régulation de gènes. Ce système est présent chez des espèces entéropathogènes et peut être activé par la détection d’hormones de l’hôte, l’épinéphrine et la norépinéphrine.
Détection du quorum de type 3{{}}
Le système de détection du quorum de type 3 est utilisé par les eubactéries à coloration de Gram positive, et implique des peptides en tant que molécules de communication.
Autres systèmes de communication intracellulaire{{}}
Il existe de nombreuses autres molécules permettant une communication intercellulaire. Chez les bactéries à coloration de Gram négative, on trouve le ’PQS’ (Pseudomonas Quinolone Signal), présent chez les bactéries du genre Pseudomonas, le ’DSF’ (difusible factor) présent chez le phytopatogène Xyllela, ou l’ester méthylique du 3-hydroxy palmitate (3OH, PAME en anglais) chez un autre phytopathogène, Ralstonia solanacearum.
Rôles de la détection du quorum et des fonctions qu’il régule{{}}
La détection du quorum joue un rôle majeur dans les comportements coloniaux de populations microbiennes, en permettant des comportements coordonnés, ou certaines actions entre bactéries de la même espèce en fonction de la densité de leur population.
Les fonctions régulées par détection du quorum sont très diverses chez les bactéries. Elles incluent notamment :
- la virulence, le pouvoir pathogène (ex : chez Pectobacterium carotovorum, ou les bactéries opportuniste Pseudomonas aeruginosa2) ;
- la formation d’un biofilm ;
- l’acquisition collective de nutriments ;
- le transfert conjugatif de plasmides (ex : chez Agrobacterium ou chez différents rhizobiums) ;
- la production d’antibiotiques ou d’antifongiques (ex : chez Chromobacterium violaceum ; Pseudomonas aureofaciens et P. fluorescens) ;
- l’apparition de la compétence, c’est-à-dire la capacité d’une cellule à absorber une molécule d’ADN libre dans son environnement (ex : chez Bacillus) ;
- la mise en place de flagelles (ex : chez Burkholderia).
Recherche et prospective{{}}
L’étude de la détection du quorum relève de l’écologie microbienne et de la biologie des populations. Sur la base d’une meilleure connaissance de ces phénomènes, des chercheurs espèrent notamment pouvoir :
- produire des biocapteurs qui, par exemple, deviendraient luminescents au-delà d’un certain seuil ;
- contrer l’antibiorésistance, en développant des stratégies médicales alternatives ne cherchant plus à éliminer totalement les bactéries, mais à empêcher leur collaboration. Deux méthodes sont possibles ou complémentaires :
- brouiller leurs communications, par exemple en introduisant des micro-organismes capables de dégrader les signaux de la détection du quorum, ou en introduisant des molécules qui miment les auto-inducteurs, prenant ainsi leur place au niveau des récepteurs, sans activer ces derniers (approche dite d’inhibition de la détection du quorum) ;
-
- brouiller leur organisation, en introduisant dans une colonie pathogène des bactéries « asociales » ne jouant pas le jeu et continuant à se reproduire sans émettre de signal auto-inducteur3. Des biologistes avaient en effet observé dans une colonie de Pseudomonas aeruginosa que certains individus, bien qu’informés grâce au système QS de la densité présente d’autres bactéries, n’émettaient eux-mêmes pas de signal auto-inducteur ; ce faisant, ils retardaient le moment où le quorum serait atteint et, s’ils étaient assez nombreux, ils empêcheraient que ce quorum soit atteint, tout en entretenant un désordre au sein de la colonie3. Stuart A. West a inoculé in vivo des souris avec des Pseudomonas aeruginosa collaborant normalement grâce au système QS : les souris sont alors rapidement mortes de l’infection. Par contre, en inoculant aux souris des bactéries mutantes et « asociales » (de la même espèce mais n’émettant aucun signal QS), l’infection ne provoquait la mort que d’une partie des souris. Quand il a inoculé un mélange des deux types de bactéries, le taux de mortalité est resté proche de celui généré par les seules bactéries « asociales » 3. Ceci laisse envisager de nouveaux modes thérapeutiques3.
Article complet avec Notes et références sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9tection_du_quorum
- brouiller leur organisation, en introduisant dans une colonie pathogène des bactéries « asociales » ne jouant pas le jeu et continuant à se reproduire sans émettre de signal auto-inducteur3. Des biologistes avaient en effet observé dans une colonie de Pseudomonas aeruginosa que certains individus, bien qu’informés grâce au système QS de la densité présente d’autres bactéries, n’émettaient eux-mêmes pas de signal auto-inducteur ; ce faisant, ils retardaient le moment où le quorum serait atteint et, s’ils étaient assez nombreux, ils empêcheraient que ce quorum soit atteint, tout en entretenant un désordre au sein de la colonie3. Stuart A. West a inoculé in vivo des souris avec des Pseudomonas aeruginosa collaborant normalement grâce au système QS : les souris sont alors rapidement mortes de l’infection. Par contre, en inoculant aux souris des bactéries mutantes et « asociales » (de la même espèce mais n’émettant aucun signal QS), l’infection ne provoquait la mort que d’une partie des souris. Quand il a inoculé un mélange des deux types de bactéries, le taux de mortalité est resté proche de celui généré par les seules bactéries « asociales » 3. Ceci laisse envisager de nouveaux modes thérapeutiques3.
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