Savais-tu que certains médicaments viennent de la mer ?

Les éponges, les algues et d’autres organismes marins produisent toutes sortes de molécules. Les scientifiques peuvent utiliser ces molécules pour concevoir de nouveaux types de médicaments. Notre groupe de recherche étudie les molécules produites par les éponges qui vivent dans l’océan. Nous espérons les utiliser pour fabriquer de nouveaux médicaments contre des maladies courantes, en particulier contre des infections causées par des bactéries. À l’heure actuelle, nous soignons en général ces infections avec des composés antimicrobiens appelés antibiotiques. Les antibiotiques attaquent les bactéries qui nous infectent et nous aident à guérir.

Pourquoi rechercher de nouveaux médicaments pour combattre les bactéries ?

Comme tu l’as peut-être appris en cours de Sciences, de nombreuses bactéries vivent normalement à l’intérieur et à la surface de notre corps. Par exemple, certaines bactéries vivant dans les intestins nous aident à digérer les aliments et à rester en bonne santé. Lorsque nous prenons des antibiotiques pour combattre une infection bactérienne (une bactérie qui cause une maladie est appelée pathogène), l’antibiotique attaque toutes les bactéries, les bonnes comme les pathogènes. La mort des bonnes bactéries provoque des problèmes intestinaux chez certaines personnes. De plus, certaines bactéries peuvent devenir résistantes à certains antibiotiques, ce qui signifie que ceux-ci n’ont pas d’effet sur elles. Ainsi, des infections très dangereuses ne peuvent plus être guéries avec ces antibiotiques. Pour cette raison, nous souhaitons explorer une manière différente de lutter contre les maladies bactériennes.

Comment avons-nous recherché un nouveau médicament à partir d’éponges marines ?

Les éponges marines sont des animaux invertébrés capables de se nourrir en filtrant l’eau. Plusieurs étapes ont été suivies afin d’obtenir un nouveau médicament à partir d’éponges.

Étapes

Prélèvements

En plongeant le long des côtes antillaises et indonésiennes à partir d’un navire scientifique, nous avons collecté de petits morceaux (échantillons) de nombreuses éponges marines différentes. Les éponges récupèrent vite lorsque nous prélevons des échantillons car elles repoussent facilement.

Extraction

Les échantillons d’éponges marines ont été conservés congelés jusqu’à notre retour au laboratoire. Nous y avons traité les échantillons avec des produits chimiques liquides (appelés solvants) afin d’extraire dans les solvants toutes les substances présentes dans le morceau d’éponge. Ce processus est appelé « extraction », et la figure 1 t’en donne les détails.

Après l’extraction, nous avons obtenu un mélange de toutes les substances présentes dans l’éponge.

Purification

Ensuite, nous avons séparé les substances présentes dans l’extrait pour obtenir de nombreux composés purs. Cette étape, appelée « purification », est réalisée à l’aide d’une technique appelée « chromatographie », dans laquelle un tube de verre (la colonne) est rempli d’un gel. Nous avons fait passer l’extrait dans la colonne dont le gel retient les composés. Ensuite, différents solvants ont été passés à travers la colonne. Chaque solvant détache des composés différents, que nous avons recueillis dans un certain nombre de fractions. Chaque fraction contient une substance pure, séparée des autres composants.

Identification

Pour identifier chaque composant, nous avons utilisé une autre technique, appelée analyse spectroscopique. Les résultats, assemblés comme les pièces d’un puzzle, donnent la structure du composé purifié par chromatographie. Nous avons nommé un des composés « plakofuranolactone » ; sa structure chimique est représentée dans la figure 2.

Détection et extinction du quorum

Les bactéries peuvent communiquer entre elles. Elles le font en libérant des molécules très simples qui sont détectées par les autres bactéries. Ce processus est appelé « quorum sensing » (ou détection du quorum). S’il y a beaucoup de bactéries pathogènes dans notre corps, la concentration de ces molécules augmente. Lorsque leur concentration devient suffisamment élevée, nous commençons à nous sentir malades (Figure 3). Certaines substances peuvent bloquer l’action des molécules de détection du quorum : elles empêchent les bactéries de répondre au signal de quorum et d’activer leurs fonctions de pathogènes ; cela nous évite d’être trop malades. Elles sont appelées « agents d’extinction du quorum » (QQA).

Gardant à l’esprit l’idée que nous avons besoin de nouveaux médicaments pour lutter contre certaines bactéries pathogènes, en particulier celles devenues résistantes aux antibiotiques, nous avons décidé d’étudier l’activité de la plakofuranolactone pour voir s’il pourrait s’agir d’un QQA. La plakofuranolactone est très similaire, mais pas identique [1], au produit chimique que Pseudomonas aeruginosa, une bactérie qui peut être très dangereuse, utilise pour communiquer et créer un réseau social de bactéries capables de s’unir pour attaquer l’ennemi (dans ce cas, ton corps). À l’aide d’un test de laboratoire, nous avons pu montrer que la plakofuranolactone bloque le mécanisme de détection du quorum de P. aeruginosa, réduisant sa virulence.

Avons-nous créé un nouveau médicament ?

Pas encore. Le travail que nous avons décrit n’est que la première étape d’un très long processus. La plakofuranolactone sera utilisée pour concevoir une nouvelle classe de médicaments qui réduisent la virulence des bactéries. La prochaine étape sera de comprendre comment la plakofuranolactone agit sur la bactérie.

Conclusion

Les bactéries ont une vie sociale. Elles peuvent communiquer entre elles en utilisant de petites molécules comme un langage. Nous avons trouvé un moyen de bloquer cette communication chez la bactérie pathogène P. aeruginosa et de réduire sa virulence. Les travaux que nous avons menés ouvrent la voie à une nouvelle classe de médicaments qui ne tueront pas les bactéries, mais réduiront leur virulence, les rendant moins dangereuses. À l’avenir, ce type de médicament pourrait sauver des personnes d’infections bactériennes qui ne peuvent pour l’instant pas être guéries.

Contributions à la version française

TRADUCTEUR : Jean-Marie Clément (Association Jeunes Francophones et la Science, Montpellier, France)

ÉDITEUR : Catherine Braun-Breton (Association Jeunes Francophones et la Science, Montpellier, France)

MENTOR SCIENTIFIQUE : Océane Paris (Association Jeunes Francophones et la Science, Montpellier, France)

JEUNES EXAMINATEURS :

Mattia, 10 ans. Mattia est franco-italien. Il adore le foot et le sport en général et lire des livres ou des mangas. Il aime l’école et sa matière préférée est la géographie (le jeu des capitales l’amuse beaucoup pendant les voyages en voiture). Il préfère quand même les vacances, pour jouer avec ses copains et partir en voyage. S’il avait une baguette magique, il s’installerais en bord de mer avec une pile de mangas et plein de glaces à la mangue.

Alice, 9 ans. Alice a 9 ans et est en CM1. Elle aime lire et elle fait du théâtre. Ses matières préférées à l’école sont la science, la géographie, et l’histoire. Elle adore jouer à loup glacé et les Harry Potter sont ses livres préférés, elle est super fan !

Glossaire

Composés antimicrobiens: ↑ Molécules capables de tuer les micro-organismes ou de bloquer leur croissance.

Purification: ↑ Séparation d’un mélange en autant de substances qui composent ce mélange.

Chromatographie: ↑ Technique de séparation de substances chimiques. Les substances sont séparées dans une colonne en fonction de leurs caractéristiques physiques et chimiques.

Analyse spectroscopique: ↑ Chaque molécule émet des rayonnements qui lui sont spécifiques, comme une empreinte digitale permet de reconnaître une personne. Ces rayonnements peuvent être analysés par un appareil appelé spectroscope.

Quorum sensing (détection du quorum): ↑ Mécanisme de communication entre des bactéries du même type. Lorsqu’elles sont très nombreuses, l’intensité du signal est suffisante pour que ces bactéries le détectent et y répondent.

Agent d’extinction du quorum: ↑ Molécule capable d’interrompre la communication entre les bactéries.

Virulence: ↑ Intensité du pouvoir pathogène d’un microbe.

Conflit d’intérêts

Les auteurs déclarent que les travaux de recherche ont été menés en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un potentiel conflit d’intérêts.