La découverte d'une molécule à activité biologique découle souvent de l'identification d'une nouvelle cible impliquée dans un processus pathologique. La protéomique constitue aujourd'hui une voie d'avenir pour la recherche de nouvelles cibles moléculaires. Par cette approche, l'équipe "Protéome et physiologie microbienne"¹ cherche à identifier les mécanismes moléculaires mobilisés lors de la formation de biofilms et plus particulièrement ceux susceptibles d'être impliqués dans la forte résistance de ces cellules adhérentes aux antibiotiques.

Jeune biofilm de Pseudomonoas aeuginosa prise au microscope électronique à balayage © CNRS, Unité "Polymères, biopolymères, membranes"

Chez les patients atteints de mucoviscidose, le dysfonctionnement de la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) dans les cellules de l'épithélium pulmonaire entraîne un défaut de perméabilité qui se traduit par la présence de sécrétions visqueuses et peu hydratées. Ce mucus, mal éliminé par l'activité ciliaire², représente une niche écologique favorable à l'implantation et à la persistance de bactéries, en particulier de Pseudomonas aeruginosa, organisées sous la forme de biofilms.

La réponse immunitaire des malades est généralement inefficace sur les bactéries des biofilms, les exopolymères masquant les sites d'opsonisation³. L'autre caractéristique de ces biofilms est leur extraordinaire résistance aux antibiotiques. Il est par conséquent nécessaire de trouver de nouvelles molécules permettant de lutter plus efficacement contre les bactéries adhérentes. Cet objectif passe par l'identification de nouvelles cibles moléculaires.

Protéome et analyse protéomique		Carte protéomique de Pseudomonas aeruginosa © CNRS, Unité "Polymères, biopolymères, membranes"
Le terme protéome désigne la totalité de la partie protéique exprimée dans une cellule, un tissu ou un organisme donnés. L'analyse protéomique désignant un concept dynamique peut être définie ainsi : c'est l'utilisation de la quantification au niveau de la protéine comme mesure objective de l'expression génique caractérisant un processus biologique donné (processus physio-logique ou pathologique, effet des médicaments, de l'environnement…) et comme moyen de décodage des mécanismes contrôlant cette expression. L'analyse protéomique comporte trois étapes : La séparation des protéines contenues dans l'échantillon biologique étudié. Cette étape fait le plus souvent appel à l'électrophorèse bidimensionnelle qui permet de séparer simultanément plusieurs centaines voire des milliers de polypeptides. Le traitement et la mise en image de la séparation protéique qui aboutit à l'établissement d'une véritable carte protéique et à la quantification relative de chaque protéine. L'identification et la caractérisation des protéines qui est le plus souvent réalisée grâce aux techniques de spectrométrie de masse.

Après identification des protéines spécifiquement exprimées ou sur-exprimées par les cellules de P. aeruginosa adhérentes, les scientifiques de l'équipe "Protéome et physiologie microbienne" ont recherché celles impliquées dans la résistance de ces cellules aux antibiotiques et donc susceptibles de servir de cibles pour de nouveaux médicaments. Ils ont ainsi montré que 25 % du protéome est modifié chez P. aeruginosa lorsque les bactéries sont cultivées sous la forme de biofilm. Un grand nombre de protéines spécifiquement exprimées par les cellules de P. aeruginosa adhérentes ont d'ores et déjà été identifiées. La caractérisation de ces protéines devrait permettre d'initier de nouvelles études portant sur le rôle de ces molécules dans la résistance des biofilms et sur le potentiel de certaines d'entre elles à servir de nouvelles cibles.

Références bibliographiques :