INNOVANTIBIO — MISE EN OEUVRE D UNE STRATEGIE INNOVANTE POUR LA DECOUVERTE DE NOUVEAUX ANTIBIOTIQUES A PARTIR DES BACTERIES STREPTOMYCES

Aujourd’hui, nombre de bactéries pathogènes portent des gènes les rendant résistantes à la plupart des antibiotiques. De plus, la capacité de ces bactéries à former des biofilms renforce encore leur capacité à résister à l’action des antibiotiques. Il s’agit d'un problème planétaire majeur de santé publique. La découverte de nouveaux antibiotiques dont celle de molécules capables d'inhiber les mécanismes de résistance ou la formation de biofilm devient une nécessité absolue. Les bactéries Streptomyces produisent déjà plus des 2/3 des antibiotiques connus ainsi que certaines molécules capables d’inhiber les mécanismes de résistance. Chaque espèce de Streptomyces est connue pour produire de 2 à 4 molécules bioactives mais le séquençage du génome de plusieurs espèces de Streptomyces a révélé que ces derniers contiennent 20 à 40 voies de biosynthèse susceptibles de diriger la synthèse d’un nombre bien plus important de molécules potentiellement bio-actives. Ceci suggère que la plupart des voies détectées in silico sont trop faiblement exprimées (cryptiques) dans les conditions habituelles de laboratoire pour que les produits dont elles dirigent la synthèse soient détectés donc caractérisés. La conception et la mise en œuvre de stratégies innovantes sont nécessaires pour faire s’exprimer ces voies cryptiques afin d'accéder à cette immense diversité métabolique et découvrir de nouveaux antibiotiques. Le groupe MES de l’I2BC a élaboré un nouvel outil permettant cette "décryptification". Il a démontré que la forte production d’antibiotique de la souche modèle S. coelicolor, était corrélée à un métabolisme oxydatif et un faible contenu en lipides de réserve de la famille des triacylglycérol (TAG) alors que l’absence de production d’antibiotique chez une autre souche modèle, S. lividans, était corrélé à un métabolisme glycolytique et à l’accumulation de TAG. Ce groupe a démontré qu'il est possible de déclencher une transition d'un métabolisme glycolytique vers un métabolisme oxydatif en générant une déplétion artificielle en ATP. Pour ce faire, le gène codant une petite protéine synthétique présentant une très forte affinité à l'ATP a été clone sous le contrôle d'un promoteur fort et introduit chez S. lividans. La surexpression de cette petite protéine a induit un déficit en ATP corrélé à une diminution du contenu en TAG et une forte augmentation de la production d'antibiotiques. Cet outil a été introduit chez d’autres Streptomyces et, dans tous les cas, une forte augmentation de la production d’antibiotiques a été observée. La preuve de concept a donc été faite et un dépôt de brevet est en préparation. La poursuite de ce projet implique la caractérisation des nouvelles molécules bioactives produites par les souches transformées et nécessite la collaboration étroite entre 3 groupes de l'Université Paris Saclay (I2BC, ICSN, UPSud-EA736-CNR) ayant des expertises complémentaires. Le déroulement du projet implique six étapes séquentielles 1 Introduction de l’outil de “décryptification” dans des souches de Streptomyces peu étudiées et caractérisées par une production d’antibiotique faible et un contenu en TAG élevé 2 Construction d’une collection de souches de E. coli portant des gènes conférant la résistance à différentes classes d’antibiotiques 3 Evaluation de l'activité antibiotique présente dans les milieux de culture des souches transformées sur des micro-organismes modèles pathogènes ou non et multi-résistants ou non aux antibiotiques couramment utilisés ainsi que sur la collection de souches de E.coli mentionnée ci-dessus. 4 Analyse des métabolomes par LC-MS2 et visualisation en réseau moléculaire, extraction, isolement et caractérisation des nouvelles molécules bioactives produites. 5 Evaluation de l'activité antibiotique des molécules purifiées (seules ou en combinaison) sur les micro-organismes mentionnés ci-dessus. 6 Identification des clusters de gènes dirigeant la synthèse des nouvelles molécules bioactives.