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Un scientifique de l'UBC cherche dans des bactéries des composés aux bienfaits potentiels pour la santé

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La recherche visant à trouver de nouveaux médicaments est une activité économique importante. Elle est généralement menée dans les laboratoires des universités et des sociétés pharmaceutiques. Toutefois, un bon nombre de médicaments actuellement sur le marché, allant des analgésiques aux traitements contre le cancer, sont dérivés de plantes et d'autres produits présents dans la nature.

Le Dr Dieter Brömme, chercheur à l'Université de la Colombie-Britannique (UBC), est retourné à son laboratoire pour travailler à la recherche de nouveaux médicaments contre l'ostéoporose et l'inflammation. Il passe au crible diverses formes de vie microscopiques issues de la forêt humide de la C.-B. à la recherche de nouvelles substances pouvant bloquer l'activité des cathepsines K et S, deux substances chimiques du corps humain qui jouent un rôle important dans l'arthrose et l'inflammation, respectivement.

Les cathepsines constituent un groupe de protéases – un type de protéine du corps humain qui décompose d'autres protéines. Au début des années 1990, les chercheurs ont découvert que la cathepsine K jouait un rôle essentiel dans la dégradation des os et constituait donc une cible de recherche de médicaments contre l'arthrite et l'ostéoporose. Cette découverte a engendré la recherche d'inhibiteurs de la cathepsine K à la fois sûrs et efficaces.

« Nous savions que divers inhibiteurs des cathepsines étaient d'origine bactérienne », explique le Dr Brömme. « Compte tenu de l'immense variété des bactéries, nous pensions que les propriétés inhibitrices des cathepsines devaient se retrouver dans d'autres bactéries que les trois ou quatre connues actuellement. »

Le Dr Brömme est un enzymologiste de formation et il ne connaît pas particulièrement les bactéries et les végétaux des forêts humides de la C.-B. Par contre, l'UBC abrite une collection impressionnante d'espèces locales de bactéries et de lichens.

« Le Dr Julian Davis, microbiologiste réputé, avait entrepris une collection de bactéries et de lichens à l'UBC dans l'espoir de découvrir de nouveaux antibiotiques », souligne le Dr Brömme. « Il a constitué une collection d'environ 3 000 micro-organismes à partir des plantes et du sol des forêts humides de la C.-B. ».

Avec l'aide financière des Instituts de recherche en santé du Canada, le Dr Brömme et son équipe ont analysé chaque organisme de la collection du Dr Davis pour vérifier s'ils produisaient des inhibiteurs des cathepsines. Ils ont découvert qu'environ 10 % des espèces affichaient une activité relativement élevée contre les cathepsines K et S, et ils ont décelé trois espèces de bactéries pourvues d'inhibiteurs prometteurs. Ils tentent maintenant d'isoler et d'identifier les composés en question.

« Il est relativement facile d'analyser un organisme (pour voir s'il contient un inhibiteur particulier) – les résultats sont presque immédiats. Le fait de savoir ce que l'on recherche est également utile. Les choses se corsent lorsqu'on tente d'isoler le composé », explique le Dr Brömme. « Afin de produire le composé en quantité suffisante pour l'isoler, il faut généralement cultiver une vingtaine de litres de bactéries. Parfois, les bactéries peuvent développer des variations phénotypiques durant la croissance et cesser de produire les inhibiteurs, ce qui oblige alors à tout recommencer. »

Mais cultiver la bactérie n'est qu'un début. Le Dr Brömme fait ensuite appel au Dr Ray Andersen, chercheur au Département de chimie de l'UBC, pour extraire des bactéries les substances inhibitrices des cathepsines. Après avoir isolé chaque composé, ils se serviront de plusieurs techniques, comme la radiocristallographie et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, pour déterminer la structure physique de l'inhibiteur, à la fois dans sa forme pure et dans sa forme combinée à la cathepsine.

« Cela nous fournira de l'information précieuse sur la position de l'inhibiteur sur le site actif de l'enzyme », explique le Dr Brömme.

Le Dr Brömme et son équipe profitent de la biodiversité des forêts de la C.-B. pour améliorer la santé humaine. Selon lui, il faut reconnaître l'importance d'explorer et de préserver la biodiversité qui nous entoure.

« La nature a mis plus de trois milliards d'années pour fabriquer une multitude de composés. Or les humains vivent sur la planète depuis peu de temps et pratiquent la chimie depuis encore moins longtemps », explique le Dr Brömme. « Il existe encore de nombreux composés naturels qui n'ont pas encore été décrits. Lorsque nous détruisons notre environnement, nous risquons de perdre ces précieux composés pour toujours. Nous brûlons la collection. »

« Il existe encore de nombreux composés naturels qui n'ont pas encore été décrits. Lorsque nous détruisons notre environnement, nous risquons de perdre ces précieux composés pour toujours. Nous brûlons la collection. »
-- Dr Dieter Brömme