Un point positif pour le diagnostic microbiologique
Des chercheurs mettent au point des sondes moléculaires pour détecter les agents pathogènes dans les échantillons cliniques
La détection des agents pathogènes bactériens dans les échantillons cliniques est une condition préalable importante à la réussite d'un traitement antimicrobien. Une équipe du Centre Helmholtz de recherche sur les infections (HZI) de Braunschweig, du Centre allemand de recherche sur les infections (DZIF) et de l'Université de Tel Aviv (Israël) a mis au point des sondes moléculaires capables de détecter différentes espèces bactériennes avec une grande sensibilité. Les cellules bactériennes activent les sondes et les font briller. Ce signal permet de détecter les agents pathogènes directement dans les échantillons cliniques. Les résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie.
Micrographie électronique de Staphylococcus aureus, l'un des agents pathogènes que les nouvelles sondes peuvent détecter.
HZI/Manfred Rohde
Compte tenu de la menace croissante que représentent les résistances aux antibiotiques, les maladies ne doivent pas être traitées avec des antibiotiques sur simple suspicion. La bonne gestion des antibiotiques nécessite donc de vérifier au préalable qu'une infection bactérienne est bien présente. Cependant, les méthodes microbiologiques, dans lesquelles les agents pathogènes sont cultivés sur des milieux de croissance, prennent du temps et sont souvent infructueuses si les patients ont déjà été traités aux antibiotiques, par exemple. L'amélioration du diagnostic constitue donc un élément important de la lutte contre la résistance aux antibiotiques.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Mark Brönstrup, du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI), veut maintenant y contribuer avec de nouvelles sondes. Les chercheurs utilisent une catégorie de molécules que les bactéries utilisent pour séquestrer les composés contenant du fer - les sidérophores. "Le fer est une ressource rare dans l'organisme. C'est pourquoi les bactéries absorbent également des sidérophores qui ne sont pas exactement identiques, sur le plan chimique, à ceux qu'elles produisent elles-mêmes", explique Carsten Peukert, doctorant au département "Biologie chimique" du HZI et premier auteur de l'étude. "Cela prédestine les sidérophores à être utilisés comme chevaux de Troie moléculaires". Les chercheurs ont couplé une molécule de dioxétane à des sidérophores naturels ou synthétiques. Les molécules apparentées au dioxétane sont également responsables de la lueur caractéristique des lucioles. Une source de lumière externe n'est pas nécessaire pour cela. Toutefois, pour s'assurer que les sondes ne s'allument qu'en présence de bactéries, les chercheurs ont intégré un interrupteur de lumière moléculaire. Celui-ci est activé lorsque les bactéries clivent enzymatiquement les sondes dans leurs cellules.
L'équipe de recherche peut détecter tous les agents pathogènes ESKAPE avec sa sonde. Le terme couvre les agents pathogènes Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et les espèces Enterobacter. Ces agents pathogènes sont considérés comme des représentants typiques des germes hospitaliers et sont fréquemment résistants aux antibiotiques. "Jusqu'à présent, les précurseurs de nos sondes ne permettaient pas de marquer de manière fiable les bactéries Gram négatif telles que Pseudomonas ou Klebsiella, qui possèdent deux membranes cellulaires. Nous avons maintenant perfectionné le système afin de pouvoir également détecter ce groupe", explique l'auteur correspondant, Mark Brönstrup, chef du département "Biologie chimique" de l'HZI et chercheur dans le domaine de recherche "Nouveaux antibiotiques" du DZIF. Les sondes peuvent également détecter les bactéries qui se multiplient à l'intérieur des cellules hôtes. Les exigences techniques pour la détection des sondes dans le matériel clinique tel que le plasma sanguin sont relativement faibles. Par conséquent, le système pourrait également être utilisé à l'avenir en dehors des laboratoires spécialisés.
Les autres méthodes de diagnostic moléculaire, comme la spectrométrie de masse ou la réaction en chaîne par polymérase, ne permettent pas de distinguer les cellules bactériennes mortes des cellules vivantes. "Notre méthode présente l'avantage de ne détecter que les bactéries vivantes. Ainsi, lorsque les sondes s'allument, cela signifie qu'il y a une infection active", explique M. Brönstrup. Selon lui, outre l'utilisation dans les échantillons cliniques, une utilisation dans l'hygiène alimentaire est également envisageable. En outre, le système basé sur les sidérophores peut également être adapté pour délivrer des agents antimicrobiens à la place des sondes luminescentes. Le point positif pour le diagnostic n'est donc que le début des applications des chevaux de Troie moléculaires des chercheurs du HZI.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Carsten Peukert, Sachin Popat Gholap, Ori Green, Lukas Pinkert, Joop van den Heuvel, Marco van Ham, Doron Shabat, Mark Broenstrup: Enzyme-activated, Chemiluminescent Siderophore-Dioxetane Probes Enable the Selective and Highly Sensitive Detection of Bacterial ESKAPE Pathogens. Angewandte Chemie International Edition, Mai 2022.
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