Nouveaux antibiotiques des habitants des feuilles
Une équipe de chercheurs de l'ETH menée par Julia Vorholt et J?rn Piel a découvert de nouvelles substances à effet antibiotique dans des bactéries qui colonisent la surface des feuilles d'une plante sauvage indigène.
Une multitude de micro-organismes différents, comme des bactéries ou des champignons, vivent sur les feuilles des plantes. Les surfaces des feuilles sont densément colonisées, bien que l'on n'y trouve que peu de nutriments. Pour se débarrasser de la concurrence, de nombreux habitants des feuilles ont recours à la guerre chimique : ils ont développé des substances à effet antibiotique qui stoppent la croissance et la multiplication d'autres colocataires.
Un groupe de chercheurs réunis autour de deux professeurs de l'ETH, Julia Vorholt et J?rn Piel de l'Institut de microbiologie, vient de découvrir, lors d'une recherche systématique sur les feuilles de l'arabette des champs (Arabidopsis thaliana), une bactérie particulièrement productive : Brevibacillus sp. Leaf 182.
Lors d'essais, elle a inhibé la moitié des 200 souches que les chercheurs avaient isolées de la surface des feuilles. La bactérie produit et sécrète au moins quatre composés chimiques à effet antibiotique. Brevibacillus sp. Leaf 182. Deux de ces composés étaient déjà connus, tandis qu'une substance appelée Macrobrevin présentait une structure chimique jusqu'alors inconnue.
Interactions antibiotiques mises en évidence
"Gr?ce à des méthodes bioinformatiques, nous avons recherché des groupes de gènes qui contr?lent généralement la production de substances et qui pourraient ainsi avoir un effet sur d'autres bactéries", explique Vorholt. Parallèlement, les chercheurs ont testé en laboratoire lesquelles de ces souches avaient un effet antibiotique sur d'autres, c'est-à-dire qu'elles faisaient en sorte que certaines bactéries ne se reproduisent plus. Au total, ils ont trouvé plus de 700 interactions antibiotiques de ce type entre différentes souches microbiennes.
L'objectif du projet, financé par le FNS et via des ERC Grants, était de trouver de nouveaux antibiotiques dans un habitat qui n'avait jamais été étudié auparavant. "Jusqu'à présent, la recherche s'est notamment concentrée sur l'habitat du sol, mais nous y trouvons désormais toujours les mêmes composés", explique Vorholt.
Désamorcer la crise des antibiotiques
Cependant, la recherche de nouveaux antibiotiques devient de plus en plus difficile. Piel parle de la crise des antibiotiques : "Nous n'avons pratiquement plus d'antibiotiques auxquels au moins un agent pathogène n'est pas résistant". Les entreprises ont plus ou moins cessé la recherche de nouvelles substances, car elle n'est pas assez rentable.
Avec leur projet, les chercheurs de l'ETH exploitent un nouveau réservoir à fort potentiel. "Nous allons maintenant déterminer si la macrobrévine et d'autres substances nouvellement découvertes agissent également contre des bactéries qui provoquent des maladies chez l'homme", explique Piel. Mais il estime encore plus important que cette possibilité le succès d'avoir montré qu'il y a encore de très nombreuses substances naturelles à découvrir pour des antibiotiques dans le microcosme jusqu'ici peu exploré des surfaces de feuilles : "Cet écosystème incroyablement diversifié peut certainement encore fournir de très nombreuses nouvelles approches pour la médecine. Nos résultats confirment qu'il vaut la peine d'élargir la recherche d'antibiotiques dans la nature".
Référence bibliographique
Helfrich EJN et al. Bipartite interactions, antibiotic production and biosynthetic potential of the Arabidopsisleaf microbiome. Nature Microbiology, 2018. doi : page externe10.1038/s41564-018-0200-0