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Les antibiotiques tuent les bactéries en endommageant leur ADN
Des chercheurs du MIT et de l’Université de Boston ont découvert que alors que les antibiotiques attaquent de nombreuses parties des cellules bactériennes, ce sont les dommages causés à leur ADN qui causent le coup fatal. Ils écrivent sur leurs conclusions dans un article publié en ligne le 20 avril dans la revue Science.
Il est étonnant que nous utilisions des antibiotiques comme la pénicilline depuis plus de 70 ans, mais nous ne connaissions pas le mécanisme exact par lequel ils tuaient les bactéries jusqu'à présent.
Les chercheurs affirment que la compréhension de ce mécanisme pourrait contribuer à améliorer les médicaments existants, une nouvelle très appréciée, car peu de nouveaux antibiotiques ont été développés au cours des 40 dernières années et de nombreuses souches de bactéries ont développé une résistance à celles actuellement disponibles.
Le co-auteur, le Dr James J Collins, professeur de génie biomédical et professeur distingué de William F. Warren à l'Université de Boston, a déclaré aux médias:
"On pourrait améliorer l'efficacité de notre arsenal actuel en termes de destruction, réduire les doses requises ou resensibiliser les souches aux antibiotiques existants."
En 2007, Collins a découvert que trois types d’antibiotiques, les quinolones, les bêta-lactamines et les aminoglycosides, détruisent tous les cellules en produisant des radicaux hydroxyles, des molécules hautement destructrices qui semblent attaquer à peu près tous les composants cellulaires qui les entravent. les lipides, ils oxydent les protéines et ils oxydent l'ADN.
Mais dans cette dernière étude, ils ont constaté que la plupart de ces dommages ne sont pas mortels.
Le coup mortel est une lésion induite par hydroxyle de la guanine, l'un des quatre nucléotides ou éléments constitutifs de l'ADN.
Les chercheurs ont constaté que lorsqu'ils ont inséré de la guanine endommagée (c.-à-d. Oxydée) dans l'ADN, les cellules tentent de réparer les dégâts, mais cela accélère plutôt leur propre mort.
L'auteur correspondant, le Dr Graham Walker, professeur de biologie au MIT, a déclaré que le mécanisme n'était pas à l'origine de toutes les tueries, mais qu'il semble en être responsable d'une grande partie.
L’équipe a commencé à étudier l’aspect des lésions de la guanine à la suite des études de Walker sur les enzymes de réparation de l’ADN. La guanine oxydée a joué un rôle clé dans la mort cellulaire.
Tout d'abord, ils ont montré que le dinB, une enzyme de copie de l'ADN qui entre en action lorsque l'ADN est endommagé, utilise de la guanine oxydée.
Mais, DinB fait une erreur grossière: non seulement il place la guanine endommagée correctement en face de sa cytosine partenaire de base sur la copie, mais elle la place également en face de l'adénine.
Une fois qu'un trop grand nombre de guanines endommagées sont insérées dans les nouveaux brins d'ADN, la cellule tente de supprimer ces erreurs, mais cela ne sert qu'à accélérer sa propre mort.
L'équipe a ensuite montré que cela se produit également avec les antibiotiques: leurs radicaux hydroxyles déclenchent la même cascade de dommages à l'ADN.
Une fois que la guanine oxydée provoquée par un traitement antibiotique est insérée dans l'ADN, elle déclenche un mécanisme cellulaire qui répare l'ADN.
Le mécanisme repose sur MutY et MutM, des enzymes spécialisées qui effectuent des coupes dans l’ADN pour déclencher des actions concernant le fait que l’ADN contient de la guanine oxydée.
Mais ces réparations ne sont pas sans risque: elles doivent démêler la double hélice de l'ADN et couper l'une des chaînes pour remplacer la base incorrecte. Cela ne pose pas de problème à moins que deux réparations de ce type ne se produisent l'une à côté de l'autre: alors, l'ADN subit ce que l'on appelle une «rupture à double brin», qui détruit généralement la cellule.
Walker a déclaré que le système qui devrait normalement être "vous protéger et vous garder très précis", alors "devient votre bourreau".
Le Dr Deborah Hung est professeur de microbiologie et d'immunobiologie à la Harvard Medical School et n'a pas participé à l'étude. Elle a déclaré qu'avec des études comme celle-ci, nous traversons une «renaissance de la compréhension du fonctionnement des antibiotiques»:
"Nous pensions que nous savions, et maintenant nous avons réalisé que toutes nos suppositions simples étaient fausses, et c'est beaucoup plus complexe."
Les chercheurs suggèrent également comment ces connaissances pourraient être utilisées pour rendre les médicaments existants plus efficaces pour tuer les bactéries.
Ils ont dit que dans certains cas, la cellule bactérienne peut se sauver lorsque son ADN est endommagé en réparant la rupture double brin, un processus connu sous le nom de "recombinaison homologue".
Le blocage de la recombinaison homologue, par exemple en désactivant les enzymes nécessaires, pourrait rendre les bactéries plus sensibles à l'antibiotique, suggèrent-ils.
Les fonds des National Institutes of Health et du Howard Hughes Medical Institute ont permis de financer cette étude.
Écrit par Catharine Paddock PhD
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