Séquençage du génome de la moisissure de Fleming

Le génome des moisissures qui a permis à Fleming de découvrir la pénicilline a été pour la première fois séquencé et comparé à l’ADN de deux souches « modernes » de Penicillium, utilisées pour la production industrielle d’antibiotiques. De la comparaison de ces séquences génétiques, publiée dans les Rapports scientifiques, pourraient émerger des indices intéressants pour lutter contre la résistance aux antibiotiques, l’une des principales menaces pour la santé mondiale.

Un épisode désormais légendaire

En 1928, au cours de certaines études sur la grippe à la faculté de médecine du St Mary’s Hospital, qui fait aujourd’hui partie de l’Imperial College de Londres, le médecin écossais Alexander Fleming a remarqué qu’une moisissure s’était accidentellement développée sur une boîte de Pétri qui contenait une culture d’étriers. Autour de la moisissure, il y avait une zone claire exempte de bactéries. De ces observations, Fleming a déduit que la moisissure, un champignon du genre Penicillium, produisait une substance bactéricide qu’il a appelée pénicilline. Grâce aux travaux ultérieurs du pathologiste australien Howard Walter Florey et du biochimiste russe Ernst Boris Chain au début des années 1940, la substance a été purifiée et rendue disponible en tant qu’antibiotique, une découverte qui allait révolutionner l’histoire médicale et réduire les pertes de vie pendant la Seconde Guerre mondiale.

Un moule est aussi bon qu’un autre ?

Pas tout à fait… Aujourd’hui, une équipe de scientifiques de l’Imperial College de Londres, du Centre for Agriculture and Biosciences International (CABI) et de l’université d’Oxford a extrait et séquencé l’ADN d’une des moules originales de Fleming, congelée vivante il y a plusieurs décennies et conservée dans l’une des collections du CABI. Le code génétique de la moisissure « mère » a été comparé à celui de deux souches de Penicillium utilisées aux États-Unis pour produire des antibiotiques à l’échelle industrielle. Si en fait la pénicilline de Fleming (produite par le champignon Penicillium notatum) avait un rendement plutôt faible, en raison de son développement lent et instable, la découverte aux États-Unis d’une moisissure de melon capable de produire des substances antibiotiques en abondance (le champignon Penicillium chrysogenum) a donné un tournant à la production de pénicilline à grande échelle.

Différences géographiques

Les scientifiques ont étudié les gènes qui codent pour les enzymes que ces champignons utilisent pour produire de la pénicilline et les gènes qui régulent l’activité de ces enzymes, par exemple en contrôlant le nombre d’enzymes productrices codées. Bien que les gènes régulateurs aient été identiques dans toutes les moisissures, on a trouvé davantage de copies dans les moisissures américaines, ce qui pourrait inciter à produire davantage de pénicilline. Les analyses ont également montré que les moisissures britanniques et américaines avaient naturellement évolué pour développer des versions légèrement différentes des enzymes qui produisent l’antibiotique, peut-être pour mieux s’adapter aux pathogènes locaux.

Nous savons que les bactéries développent constamment de nouvelles défenses pour échapper à l’action des antibiotiques : c’est le problème très discuté de la résistance aux antibiotiques. Selon les auteurs de la recherche, la découverte de différentes enzymes codantes pourrait suggérer des solutions pour modifier la production de pénicilline et contrer la résistance des agents pathogènes aux antibiotiques. Jusqu’à présent, les progrès de la production industrielle de pénicilline se sont concentrés sur la quantité de substance produite, mais on pourrait peut-être investir dans l’optimisation de la structure chimique de l’antibiotique, en tirant les leçons des changements naturels développés en réponse à la résistance des microorganismes.

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