Des chercheurs du Caltech ont découvert comment les virus infectent les bactéries en désactivant une protéine clé appelée MurJ, essentielle à la construction de la paroi cellulaire. Ce mécanisme, révélé par imagerie haute résolution, suggère une nouvelle approche pour combattre les superbactéries résistantes aux antibiotiques. Les résultats mettent en lumière une évolution convergente chez des virus non apparentés bloquant MurJ de manière similaire.
La résistance aux antibiotiques représente une menace croissante, les bactéries évoluant rapidement contre les traitements existants. Aux États-Unis seuls, des dizaines de milliers meurent chaque année de telles infections, un chiffre en augmentation constante. Comme l'explique Bil Clemons, professeur Arthur et Marian Hanisch Memorial de biochimie au Caltech : « L'évolution est puissante, et chez les bactéries, la résistance aux antibiotiques se développe rapidement. Cela signifie que nous devons maintenant affronter des bactéries résistantes à tous les médicaments dont nous disposons. » Les scientifiques ciblent depuis longtemps la voie de biosynthèse du peptidoglycane, unique aux bactéries et absente des cellules humaines. Clemons note : « Le peptidoglycane est une caractéristique unique des bactéries, ce qui en fait une cible antibiotique attractive. » Les protéines clés de cette voie incluent MraY, MurG et MurJ, qui transportent les briques de construction à travers la membrane bactérienne. Bien que des antibiotiques comme la pénicilline perturbent les étapes ultérieures, aucun médicament approuvé n'inhibe directement ces trois protéines pour l'instant. Les bactériophages, virus qui infectent les bactéries, offrent des indices. Pour s'échapper des cellules hôtes, les phage doivent percer la couche de peptidoglycane. Le laboratoire de Clemons a étudié de petits phage en utilisant des protéines de lyse à un seul gène (Sgls). Des travaux antérieurs ont identifié SglM et SglPP7 bloquant MurJ, une flippase qui déplace les précurseurs de peptidoglycane. À l'aide de la cryo-microscopie électronique, Yancheng Evelyn Li a visualisé comment ces Sgls se lient à une rainure dans MurJ, le verrouillant dans une conformation orientée vers l'extérieur et arrêtant le transport. Li déclare : « Il est clair que ces deux Sgls se lient à MurJ dans une conformation orientée vers l'extérieur, le verrouillant dans cette position. » Cette forme exposée pourrait faciliter l'accès des médicaments. Remarquablement, l'analyse d'un autre génome de phage a révélé SglCJ3, qui inhibe MurJ de manière identique malgré l'absence de lien évolutif — un cas d'évolution convergente. Clemons dit : « Ces peptides, qui n'ont aucun lien évolutif l'un avec l'autre, ont tous deux trouvé comment cibler MurJ de manière très similaire. Nous avons été surpris ! » L'équipe, incluant Li, Grace F. Baron et des collaborateurs de Texas A&M, a publié ces résultats dans le numéro du 26 février 2026 de Nature, intitulé « Convergent MurJ flippase inhibition by phage lysis proteins. » Le financement provient de la Chan Zuckerberg Initiative, des National Institutes of Health et d'autres. Ce travail souligne le potentiel des phage pour inspirer de nouveaux antibiotiques en exploitant les vulnérabilités bactériennes.
