Catégorie d'actualités : Publications marquantes

Un peptide de papillon pour lutter contre les champignons résistants

Une piste prometteuse pour mieux protéger les cultures et peut-être même soigner certaines maladies signalée par CNRS Chimie.

Les infections fongiques représentent un problème de santé mondial majeur, avec une augmentation de la résistance aux molécules antifongiques actuellement disponibles. Cibler les glucosylcéramides (GlcCer), qui sont des glycosphingolipides fonctionnellement essentiels présents dans les membranes fongiques, représente une stratégie prometteuse pour le développement de nouveaux antifongiques.

Les GlcCer sont associés à l'activité antifongique de certains peptides antimicrobiens présents dans les plantes et les insectes, et nommés défensines. Le peptide ETD151, optimisé à partir des défensines de papillons, est actif contre une série de champignons pathogènes d’intérêt pour la santé humaine ou l'agriculture. Par exemple, les chercheurs ont montré précédemment que ETD151 induisait un mécanisme d'action multifacette sur Botrytis cinerea, un champignon phytopathogène multirésistant utilisé ici comme modèle (Aumer et al. 2020).

Ce mécanisme d'action multifacettes fait d'ETD151 un candidat prometteur pour lutter contre la résistance fongique. Les chercheurs ont relevé ici le défi d’identifier sa cible moléculaire. Ils ont montré que le peptide ETD151 se liait au niveau moléculaire au GlcCer et se localisait préférentiellement à la membrane, d'où il induirait divers effets toxiques. L'identification de sa cible moléculaire et la compréhension du mode d'action de ETD151 ouvrent la voie à de nouvelles perspectives en matière de santé humaine et de protection des cultures.

Référence :
O. Kharrat, Y. Yamaryo-Botté, R. Nasreddine, S. Voisin, T. Aumer, B.P.A. Cammue, J. Madinier, T. Knobloch, K. Thevissen, R. Nehmé, V. Aucagne, C. Botté, P. Bulet, & C. Landon.
The antimicrobial activity of ETD151 defensin is dictated by the presence of glycosphingolipids in the targeted organisms.
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. (2025) 122 (7) e2415524122, https://doi.org/10.1073/pnas.2415524122.

Combinaison de méthodes de nanomédecine et de biophysique pour caractériser des liposomes ARNm

Cette nouvelle version optimisée des liposomes a été signalée par le CNRS Chimie sur son site web.

Le développement de systèmes d'administration d'ARNm à base de lipides a considérablement fait progresser les thérapies basées sur l'ARNm. Les liposomes, en particulier les liposomes histidylés (LYX), se sont révélés efficaces pour délivrer des acides nucléiques. Dans cette étude, les liposomes LYX ont été optimisés en ajoutant une étape de lyophilisation et d'extrusion, ce qui a permis d'améliorer l'homogénéité et la stabilité au stockage. Les liposomes LYX ont conservé leur taille (150 ± 10 nm) et leur indice de polydispersité (0,10 ± 0,02) jusqu'à un an à 4°C, tout en préservant leur efficacité de transfection. Ils présentent un taux élevé d'encapsulation de l'ARNm (∼95%) et le protègent de la dégradation par les RNases. L'organisation lamellaire a été confirmée par diffusion des rayons X aux petits angles et par CryoTEM. Ces liposomes permettent une transfection efficace des lignées cellulaires et des cellules primaires, bien qu'avec une efficacité inférieure à celle des vecteurs commerciaux, en raison d'une internalisation cellulaire plus lente et d'un échappement endosomal réduit. Ils ont démontré leur capacité à délivrer de l'ARNm codant pour les molécules thérapeutiques BMP2 et BMP9, conduisant à la production de protéines fonctionnelles capables d'induire la signalisation BMP. Des études in vivo ont également confirmé leur potentiel de libération d'ARNm lorsqu'ils sont incorporés dans des hydrogels et implantés par voie sous-cutanée chez des souris. Ces résultats montrent que les liposomes LYX constituent une plateforme prometteuse et polyvalente pour la délivrance d'ARNm dans des applications thérapeutiques.

Ce travail a impliqué des laboratoires de deux instituts : le Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS Chimie) et le Laboratoire de Biologie, Bioingénierie et Bioimagerie Ostéo-Articulaires (CNRS Ingénierie).

Référence :
Albert Ngalle Loth, Manon Maroquenne, Ayoub Medjmedj, Franck Coste, Thomas Bizien, Chantal Pichon, Delphine Logeart-Avramoglou, Federico Perche.
Structural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA deliveryStructural and functional characterization of a histidylated liposome for mRNA delivery.Journal of Controlled Release (2025) Volume 379, pages 164-176, doi : 10.1016/j.jconrel.2025.01.010. doi: 10.1016/j.jconrel.2025.01.010.

Protocole amélioré pour l’extraction des métabolites et l’identification des quinones respiratoires chez les archées extrêmophiles cultivées sur des matériaux minéraux

Nous avons étudié le métabolome de l'archéon Metallosphaera sedula, extrêmement thermoacidophile et oxydant le fer et le soufre, cultivé sur de la pyrite minérale (FeS2). L'extraction des matières organiques de ces micro-organismes est un défi majeur en raison du contact étroit et de l'interaction entre les cellules et les matières minérales. Par conséquent, nous avons appliqué un protocole amélioré pour briser les cellules microbiennes et séparer leurs constituants organiques de la surface minérale, pour extraire les composés lipophiles par extraction liquide-liquide, et nous avons effectué des analyses métabolomiques en utilisant MALDI-TOF MS et UHPLC-UHR-Q/TOF. Grâce à cette approche, nous avons identifié plusieurs molécules impliquées dans le métabolisme central du carbone et dans la voie d'Entner-Doudoroff modifiée que l'on trouve chez les Archaea, des composés liés au métabolisme du soufre et des molécules impliquées dans l'adaptation de M. sedula à des environnements extrêmes, telles que la tolérance aux métaux et la résistance à l'acide. En outre, nous avons identifié des molécules impliquées dans les interactions microbiennes, c'est-à-dire les interactions à la surface des cellules par la formation de biofilms et les interactions cellule-cellule par le "quorum sensing", qui s'appuie sur des molécules messagères pour la communication microbienne. En outre, nous avons réussi à extraire et à identifier différentes quinones saturées contenant du thiophène à l'aide d'un logiciel d'identification avancée des composés (MetaboScape). Ces quinones sont des transporteurs d'électrons de la chaîne respiratoire chez M. sedula, avec un potentiel de biomarqueur pour la détection de la vie dans des conditions environnementales extrêmes.

Référence :
Gfellner SV, Colas C, Gabant G, Groninga J, Cadene M, Milojevic T. Improved protocol for metabolite extraction and identification of respiratory quinones in extremophilic Archaea grown on mineral materials. Front Microbiol. 2025 Jan 8;15:1473270. doi: 10.3389/fmicb.2024.1473270

Sera-t-il bientôt possible de détecter le cuivre par imagerie non invasive ?

Dans ce travail, en collaboration avec des chimistes de l’Institut de Chimie de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg), nous avons conçu et étudié une sonde IRM “intelligente” qui s’allume en presence de cuivre. La conception de telles sondes est cependant un défi car le Cu(II) libre dans l’organisme est présent quantité beaucoup plus faible que le Zn(II), un autre cation physiologique. Il est donc primordial de concevoir des sondes qui aient une réponse maximale en présence de Cu(II), mais surtout qui soient sélectives pour le Cu(II) vis-à-vis du Zn(II), son principal compétiteur. Les sondes comportent typiquement une partie active en IRM un espaceur et une partie pour la reconnaissance du Cu(II). Obtenir une bonne sélectivité en utilisant de petits motifs chimiques complexants du Cu(II) reste compliqué. Nous avons opté ici pour une approche bioinspirée où la partie de reconnaissance du Cu(II) est basée sur le motif ATCUN, un petit peptide qui complexe le Cu(II) dans le sang. Grâce à ce design original, la sonde présente une réponse inégalée en presence de Cu(II), et surtout une excellente sélectivité vis-à-vis du Zn(II). Des images IRM réalisées en laboratoire sur des échantillons proches de l’environnement physiologique montrent un contraste clair, illustrant le potentiel de cet outil.

Référence :
A Bioinspired Cu2+-Responsive Magnetic Resonance Imaging Contrast Agent with Unprecedented Turn-On Response and Selectivity
Katharina Zimmeter, Agnès Pallier, Bertrand Vileno, Martina Sanadar, Frédéric Szeremeta, Carlos Platas-Iglesias, Peter Faller, Célia S. Bonnet and Angélique Sour
Inorganic Chemistry - Vol 63 - Issue 49 - 23067−23076

Imagerie multiplexe dans la seconde fenêtre du proche-infrarouge avec des agents moléculaires à base de lanthanide : rêve ou réalité ?

Dans ce travail nous avons créé une nouvelle famille d’agents d’imagerie moléculaires à base de lanthanides qui peuvent être utilisés pour l’imagerie multiplexe dans la seconde fenêtre du proche-infrarouge (1000-1700 nm). Cette lumière proche-infrarouge est particulièrement intéressante car elle permet de mieux observer et diagnostiquer le vivant de manière non-invasive, n’étant pas affectée par la fluorescence native des tissus et des fluides biologiques et pouvant traverser ces derniers. De plus, l’imagerie multiplexe permet la visualisation simultanée et en temps réel de plusieurs marqueurs biologiques pour un diagnostic encore plus précis des maladies et une compréhension plus profonde des processus biologiques. Cette nouvelle famille d’agents d’imagerie moléculaires est basée sur une conception moléculaire innovante qui combine les capacités exceptionnelles des « métallacouronnes » à émettre de la lumière proche-infrarouge avec celles des complexes de ruthénium qui présentent une forte absorption dans visible et sensibilisent efficacement les lanthanides. Lors d’expériences d’imagerie, nous avons pu démontrer que quatre bandes provenant de trois lanthanides différents peuvent être distinguées sans ambiguïté en raison de leur recouvrement minimal, tout en présentant une intensité suffisante pour être détectées au travers d’un fantôme imitant les tissus.

Enabling Visible Light Sensitization of YbIII, NdIII and ErIII in Dimeric LnIII/GaIII Metallacrowns through Functionalization with RuII Complexes for NIR-II Multiplex Imaging
Codruţa C. Bădescu-Singureanu, Dr. Anton S. Nizovtsev, Prof. Dr. Vincent L. Pecoraro, Prof. Dr. Stéphane Petoud, Dr. Svetlana V. Eliseeva
Angewandte Chemie International Edition 2024
https://doi-org.inc.bib.cnrs.fr/10.1002/anie.202416101

Cet article a été signalé par CNRS Chimie sur son site internet.

Des chimistes ont franchi une étape importante dans le domaine de l’imagerie biomédicale.

Des chercheurs de l'équipe « Composés luminescents de lanthanides » ont créé une nouvelle famille d'agents d'imagerie moléculaires à base de lanthanides qui peuvent être utilisés pour l'imagerie multiplexe dans la deuxième fenêtre du proche-infrarouge (1000-1700 nm). Cette lumière proche-infrarouge est particulièrement intéressante en permettant de mieux observer et diagnostiquer le vivant de manière non-invasive car elle n’est pas affectée par la fluorescence native des tissus et des fluides biologiques et peut traverser ces derniers. De plus, l'imagerie multiplexe permet la visualisation simultanée et en temps réel de plusieurs marqueurs biologiques pour un diagnostic encore plus précis des maladies et une compréhension plus profonde des processus biologiques. Cette nouvelle famille d'agents d'imagerie moléculaires est basée sur une conception innovante et combine les avantages exceptionnels des « métallacouronnes » à émettre de la lumière proche-infrarouge avec celles des complexes de ruthénium qui présentent une forte absorption dans visible et sensibilisent efficacement les lanthanides. Lors d’expériences d'imagerie, les chercheurs ont pu démontrer que quatre bandes provenant de trois lanthanides différents peuvent être distinguées sans ambiguïté en raison de leur recouvrement minimal, tout en présentant une intensité suffisante pour être détectées au travers d’un fantôme imitant les tissus.

Cette avancée, publiée dans la revue Angewandte Chemie International Edition, pourrait transformer le diagnostic médical en le rendant plus précis et moins invasif. Bien plus, ces agents d’imagerie pourraient également rendre possible le suivi en temps réel de traitements et de l’évolution d’une pathologie.

Cette découverte a été signalée par CNRS Chimie sur son site internet.

Référence
Enabling Visible Light Sensitization of YbIII, NdIII and ErIII in Dimeric LnIII/GaIII Metallacrowns through Functionalization with RuII Complexes for NIR-II Multiplex Imaging
Codruţa C. Bădescu-Singureanu, Anton S. Nizovtsev, Vincent L. Pecoraro, Stéphane Petoud & Svetlana V. Eliseeva
Angewandte Chemie International Edition 2024
https://doi.org/10.1002/anie.202416101

Comment les bactéries pathogènes s’adaptent au froid et à la disette

Le choc froid est un stress courant pour les bactéries pathogènes vivant dans des hôtes à sang chaud. Il se produit lors de leur libération brutale, de l'hôte vers l’environnement comparativement plus froid. Il est essentiel de comprendre comment les agents pathogènes font face au choc froid pour déterminer comment ils survivent sur des surfaces contaminées et se propagent à de nouveaux hôtes.

L'équipe "Remodelage de l'ARN" et des chercheurs de l'I2BC ont découvert que le facteur de terminaison de la transcription Rho est un acteur crucial de la réponse bactérienne au choc froid, remettant ainsi en cause l'idée répandue selon laquelle cette réponse est essentiellement posttranscriptionnelle. Des structures ARN sensibles à la température permettent (à 37°C) ou empêchent (à 15°C) la terminaison Rho-dépendante de la transcription, et donc l’expression, de gènes de réponse au choc froid. Pendant l'acclimatation au froid, les protéines de réponse au choc froid s'accumulent jusqu'à atteindre une concentration suffisante pour se lier aux structures ARN thermosensibles et les rendre de nouveau susceptibles à l'action de Rho, fournissant ainsi un contrôle par rétroaction négative de leur propre expression. Cette boucle de régulation s'ajoute aux mécanismes post-tanscriptionnels déjà connus pour assurer une régulation étroite et rapide de l’expression des gènes de réponse au choc froid.

Cette découverte, publiée dans la revue Molecular Cell, illustre la complexité des réponses bactériennes au stress et le potentiel de Rho comme cible thérapeutique.  Elle a été signalée par CNRS Chimie  et CNRS Biologie sur leurs sites internet.

Référence :
Rho-dependent transcriptional switches regulate the bacterial response to cold shock
Mildred Delaleau, Nara Figueroa-Bossi, Thuy Duong Do, Patricia Kerboriou, Eric Eveno, Lionello Bossi, & Marc Boudvillain*
Molecular Cell https://doi.org/10.1016/jmolcel.2024.07.034