La robotique rencontre la génétique : unir les forces pour explorer le Fusarium
La robotique rencontre la génétique : unir les forces pour explorer le Fusarium
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Ils sont à la fois des pathogènes redoutés et une source prometteuse de nouveaux médicaments, les champignons du genre Fusarium. Répandus dans le monde entier, ils peuvent être à l'origine d'infections mortelles. En même temps, ils produisent une grande diversité de produits naturels, offrant une source largement inexploitée de nouveaux anti-infectieux. Le nouveau projet de recherche FUSION du Leibniz-HKI s'attaque à ce double défi en combinant la recherche génétique sur les champignons et la découverte de médicaments assistée par robot. Dans le cadre de ce projet, les deux groupes de recherche dirigés par Slavica Janevska et Luzia Gyr mettent en commun leur expertise afin de développer de nouvelles stratégies contre les espèces pathogènes de Fusarium et d'exploiter le potentiel de ces champignons pour la découverte de nouveaux composés.
Les champignons filamenteux du genre Fusarium appartiennent au groupe rare des pathogènes trans-royaumes : ils peuvent infecter les plantes, les animaux et les humains. Ils représentent un risque important, en particulier pour les patients immunodéprimés, mais peuvent également provoquer des infections de la surface du corps chez des individus par ailleurs en bonne santé. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) a donc classé les espèces de Fusarium parmi les agents pathogènes particulièrement problématiques.
"Les infections fongiques sont en augmentation dans le monde entier, mais il n'y a pratiquement pas de nouveaux médicaments en cours de développement", explique le Dr Luzia Gyr, qui dirige le groupe de recherche junior Robotic-assisted Discovery of Antiinfectives (découverte d'anti-infectieux assistée par la robotique). "Il est donc d'autant plus important de découvrir de nouvelles molécules bioactives et de jeter les bases de futures thérapies". Dans le cas des Fusarium, leur résistance naturelle prononcée complique encore le traitement. "Ils sont résistants à de nombreux médicaments antifongiques couramment utilisés", ajoute le Dr Slavica Janevska, responsable du groupe de recherche junior (Epi-)Genetic Regulation of Fungal Virulence (Régulation épi-génétique de la virulence fongique). "Il y a un besoin urgent de nouvelles thérapies.
Les deux chercheurs dirigent avec succès des groupes de recherche juniors indépendants. Grâce à FUSION, ils associent désormais deux approches scientifiques complémentaires pour découvrir de nouveaux agents antifongiques - ciblant le Fusarium, mais aussi ceux qui sont dérivés du Fusarium.
Traquer ensemble de nouveaux composés
Le groupe de Gyr développe des méthodes automatisées pour tester systématiquement l'activité des produits naturels et des molécules synthétiques contre les infections fongiques, y compris les composés souvent négligés par les méthodes conventionnelles. La plate-forme robotique JenXplor, qui permet de réaliser des expériences de criblage à haut débit, est au cœur de ces travaux. "Avec notre plateforme, nous pouvons tester des milliers de composés dans différentes conditions. Nous mettons également en œuvre de nouvelles approches expérimentales qui ne sont pas réalisables dans les laboratoires conventionnels", explique Mme Gyr. Elle ajoute : "Pour y parvenir, nous développons des systèmes de test et combinons des expériences automatisées avec une analyse complète des données afin d'identifier les candidats médicaments potentiels à un stade précoce."
Dans le cadre de FUSION, son équipe a, pour la première fois, intégré des champignons filamenteux pathogènes pour l'homme dans la plateforme automatisée. Leur croissance filamenteuse et la formation de spores posent des défis particuliers au système, mais ceux-ci pourraient être surmontés en adaptant les procédures. Les chercheurs utilisent également la vaste bibliothèque de produits naturels du Leibniz-HKI. "Nous voulons tester systématiquement cette collection contre le Fusarium", explique Gyr. "Il est possible qu'elle contienne déjà des composés efficaces contre ces champignons.
Janevska et son équipe étudient la base génétique de la virulence du Fusarium, ainsi que la biosynthèse de ses produits naturels. À l'aide de données génomiques, ils identifient ce que l'on appelle les groupes de gènes biosynthétiques : les plans génétiques responsables de la production de molécules spécifiques. "Nous savons maintenant que nombre de ces groupes de gènes ne sont pas du tout actifs dans les conditions de laboratoire standard", explique Mme Janevska. En modifiant spécifiquement les conditions de croissance ou en recourant à la co-culture avec d'autres micro-organismes, nous souhaitons activer ces voies métaboliques "silencieuses" et révéler ainsi de nouveaux produits naturels.
Le Fusarium, une mine de trésors
Aussi dangereux que puissent être les champignons Fusarium, ils semblent également très prometteurs en tant que source de nouveaux composés actifs. De nombreuses espèces produisent une large gamme de métabolites secondaires - des composés chimiques qui, dans la nature, remplissent des fonctions telles que la communication ou la défense contre les micro-organismes concurrents. "Ces molécules peuvent constituer un point de départ précieux pour la création de nouveaux médicaments", explique Mme Janevska. "Toutefois, ce potentiel est loin d'être pleinement exploité."
En combinant l'analyse génétique, l'expertise microbiologique et chimique et les approches de criblage automatisées, FUSION ouvre de nouvelles possibilités dans ce domaine. Par exemple, il est possible de comparer systématiquement différentes conditions de culture ou d'examiner de nouveaux isolats fongiques - par exemple de la région de Thuringe.
L'interdisciplinarité comme clé
Les deux chefs de groupe s'accordent à dire que les défis scientifiques liés au Fusarium ne peuvent être relevés que conjointement. "Le projet est hautement interdisciplinaire", explique M. Gyr. "Nos groupes apportent des perspectives différentes qui se complètent parfaitement". Janevska voit également un grand potentiel dans cette collaboration : "Nous pouvons apprendre beaucoup l'un de l'autre. La combinaison de nos expertises nous ouvre de nouvelles voies, à la fois pour mieux comprendre la biologie des espèces de Fusarium et pour développer de nouvelles stratégies pour les combattre. Il est également précieux d'avoir un partenaire de combat au même niveau que nous lorsqu'il s'agit de développer nos carrières académiques".
À long terme, les chercheurs visent non seulement à identifier de nouveaux composés actifs, mais aussi à établir des processus pouvant être appliqués à d'autres micro-organismes. "Dans le meilleur des cas, nous découvrirons une molécule avec un mode d'action entièrement nouveau contre le Fusarium", explique Gyr. "Mais même si un composé ne convient pas à la médecine humaine, il pourrait, par exemple, être utilisé dans la protection des plantes.
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.
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