De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
Le miel, un antibactérien surprenant
En lisant cette phrase, vous et moi sommes en train de communiquer. Nous avons développé un moyen de communication sophistiqué, qui comprend des signaux verbaux et non verbaux. Vous pouvez savoir si quelqu’un vous donne de bonnes ou de mauvaises “ondes”, car nous avons développé la capacité de percevoir l’intention. Écoutez toujours votre instinct ! La communication est la clé de la survie dans toutes les formes de relations. La façon dont les humains et les autres mammifères communiquent est peut-être évidente, mais comment les microbes communiquent-ils ?
La communication est un drôle de mot… que signifie-t-elle vraiment ? S’agit-il simplement d’émettre des signaux ? Ou existe-t-il une définition précise que nous pouvons suivre ? J’aime penser que la communication est l’échange d’informations. Bien qu’il s’agisse d’une définition large, je pense qu’elle couvre l’essentiel. Les ordinateurs communiquent ainsi en permanence, par l’échange d’informations sous forme de codes et d’algorithmes. Les humains utilisent la parole, le langage corporel et l’écriture. Alors, qu’utilisent les microbes ?
Au cours des 15 dernières années environ, les scientifiques ont commencé à découvrir un nouveau moyen par lequel les microbes, et en fait presque tous les types de cellules, échangent des informations clés : les vésicules extracellulaires (VE – plus d’informations sur ce qu’elles sont ci-dessous – continuez à lire). L’étude de ces VE, comme nous les appelons maintenant, est récemment devenue un domaine très actif de la recherche scientifique dans tous les domaines de la vie.
En parlant de communication, quel est le rapport avec le miel ?
Eh bien, j’y arrivais. Mais puisque vous le demandez, je pense que nous pouvons commencer maintenant.
Récemment, des scientifiques basés au Chili ont publié un article sur les effets des VE dérivées du miel sur le microbiome oral humain. Plus précisément, les VE du miel semblent réduire les populations de deux espèces bactériennes spécifiques, Streptococcus mutans et Streptococcus sanguinis. Si vous ne le saviez pas, S. mutans est la bactérie responsable de la carie dentaire (Loesche, 1986), tandis que S. sanguinis est abondant dans les biofilms buccaux (Zhu et al., 2018), où il agit pour modifier cet environnement et le rendre moins hospitalier pour les bactéries de la plaque dentaire. Il convient également de noter que si S. sanguinis pénètre dans la circulation sanguine, elle peut devenir pathogène (Zhu et al., 2018). Bien que cela soit intéressant en soi, les chercheurs ont creusé un peu plus loin pour comprendre pourquoi le miel avait ces effets.
Pour comprendre ce qui se passait, nous devons d’abord comprendre ce qu’est réellement une VE. La définition courante d’une VE est qu’il s’agit de petites sphères contenant des protéines, des acides nucléiques et d’autres cargaisons, qui sont libérées dans l’environnement extracellulaire. Selon le moment et la manière dont ces petites vésicules ont été produites, elles peuvent contenir différentes quantités de marchandises. Pensez aux différentes protéines qui tapissent la membrane de la vésicule, ou aux différentes molécules qui se trouvent à l’intérieur, en fonction de la manière et du lieu où ces VE ont été produites. Cette dernière partie est essentielle – la capacité de transporter ou de stocker différents matériaux à l’intérieur de ces VE. En fonction de l’organisme ou de l’environnement dans lequel ils sont produits, les VE peuvent transporter différents matériaux (figure 1).
Venons-en à la partie positive. Au cours de leur enquête, les chercheurs ont découvert que les VE de miel contenaient des composés antimicrobiens, notamment MRJP1, Defensin-1 et Jellein-3. Disséquons ces trois éléments par ordre d’apparition.
MRJP1 : Major Royal Jelly Protein 1. C’est une protéine de l’abeille qui est la plus abondante dans le miel. Les chercheurs ont rapporté que cette protéine a des effets antibactériens contre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. Elle peut modifier la perméabilité des cellules et induire la lyse des membranes.
Defensin-1 : cet antimicrobien a un mécanisme d’action similaire, mais légèrement différent, de celui de MRJP1. Il va induire la formation de pores, réduire la fluidité de la membrane, et réorganiser la membrane. Ces actions vont finalement provoquer la lyse de la membrane bactérienne.
Jellein-3 : il s’agit d’un petit peptide antimicrobien qui semble être spécifique aux bactéries Gram-positives. Il est surprenant de constater que l’on ne sait pas grand-chose de l’activité antimicrobienne de la Jellein-3, ni de celle des autres Jellein d’ailleurs (Fontana et al., 2004).
Ces trois peptides antimicrobiens ont été trouvés dans les VE du miel. Comment les chercheurs ont-ils découvert cela ? Ils ont pris du miel et l’ont soumis à une ultracentrifugation (à des vitesses pouvant atteindre 30 000 rotations par minute). Les VE ont ainsi été séparées du miel, ce qui a permis aux chercheurs d’étudier les VE en profondeur en utilisant une multitude d’autres techniques pour identifier les peptides antimicrobiens. À l’aide des VE isolées, les chercheurs ont soumis les deux bactéries buccales S. mutans et S. sanguinis à des expériences visant à observer l’effet de ces VE sur l’intégrité de la membrane bactérienne. Ils ont constaté que les bactéries exposées aux VE avaient des membranes rigides et non flexibles par rapport aux membranes lisses et normales des bactéries non exposées. Cette modification de la texture des membranes rend les membranes rigides plus susceptibles de se rompre, confirmant ainsi l’effet antimicrobien des VE du miel sur les bactéries buccales (figure 2).
C’est cool ! Mais pourquoi devrais-je aller raconter ça à mes amis ?
Je veux que vous pensiez au film Inception. Dans ce film, la capacité de planter des idées dans l’esprit d’une cible est explorée à travers le rêve. En explorant des niveaux de rêve de plus en plus profonds, l’idée est que nous pouvons exporter une idée dans l’esprit de quelqu’un, sans qu’il se rende compte qu’il s’agit d’une idée étrangère. On peut dire la même chose des VE. Cette étude démontre que les VE du miel contiennent des peptides antibactériens. Qui peut dire que nous ne pourrions pas purifier ces mêmes VE et les charger d’autres agents antimicrobiens ? Existe-t-il un moyen de charger les VE qui contiennent le contenu que nous désirons (le sujet d’un futur article). Il s’agit d’un domaine de recherche actif, et c’est tout à fait passionnant. Les possibilités sont infinies.
References:
Zhu, B., Macleod, L.C., Kitten, T., and Xu, P. 2018. Streptococcus sanguinis biofilm formation & interaction with oral pathogens. Future Microbiol. 13: 915-932.
Loesche, W.J. 1986. Role of Streptococcus mutans in human dental decay. 1986. Microbiol Rev. 50: 353-380.
Huang-Doran, I., Zhang, C., and Vidal-Puig, A. 2017. Extracellular vesicles: novel mediators of cell communication in metabolic disease. Trends Endocrinol Metab. 28: 3-18.
Fontana, R., Mendes, M.A., de Souza, B.M., Konno, K., Cesar, L.M.M., Malaspina, O., and Palma, M.S. 2004. Jelleins: a family of antimicrobial peptides from the Royal Jelly of honeybees (Apis mellifera). Peptides. 25: 919-928.
Image: https://pixabay.com/photos/bee-honeycomb-pollinator-hive-4668171/
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