Les bactéries anaérobies, qui ont prospéré dans des environnements dépourvus d'oxygène bien avant les formes de vie dépendantes de l'oxygène, sont vitales pour la santé humaine et l'écosystème, influençant tout, de la santé intestinale aux maladies. Le projet AnoxyGen dirigé par Christian Hertweck vise à explorer le potentiel biosynthétique inexploité de ces bactéries pour découvrir de nouveaux composés, améliorant ainsi la compréhension et les applications médicales, écologiques et biotechnologiques. Crédit : Issues.fr
Le projet AnoxyGen, dirigé par Christian Hertweck et financé par l'ERC Advanced Grant, explore le potentiel des bactéries anaérobies en biotechnologie, en médecine et en écologie, dans le but de découvrir de nouveaux composés bioactifs.
La terre était peuplée de nombreux organismes bien avant photosynthèse ont apporté l'oxygène libre au monde. Comme l'oxygène était toxique pour eux, ils ont développé des voies métaboliques complètement différentes de celles des formes de vie dépendantes de l'oxygène, comme les humains, les animaux et les plantes.
Les bactéries anaérobies ont survécu au fil des siècles dans des niches particulières, sans oxygène, dont certaines sont très proches de nous : elles font partie intégrante du microbiome intestinal et sont d’une importance capitale pour le bien-être de l’organisme. Cependant, certaines bactéries anaérobies peuvent également déclencher des maladies mortelles telles que le tétanos ou le botulisme. Ces bactéries ont donc une influence considérable sur la qualité de vie sur terre et occupent une place clé dans l’environnement. Leur métabolisme particulier en fait également des outils recherchés en biotechnologie.
Photographie au microscope électronique à balayage de Ruminiclostridium cellulolyticum. Christian Hertweck et son équipe ont découvert le closthioamide dans la bactérie anaérobie dégradant la cellulose – le premier composé naturel secondaire de ce groupe d'organismes. Crédit : S. Nietzsche/EMZ Jena
Libérer le potentiel anaérobie grâce au projet AnoxyGen
Le projet « AnoxyGen » de Christian Hertweck vise à exploiter l’immense potentiel biosynthétique jusqu’alors inexploité des anaérobies. Malgré leur capacité codée par le génome à former de nouveaux composés, la plupart de ces gènes biosynthétiques sont inactifs en laboratoire, de sorte que les produits n’ont jusqu’à présent pas été découverts.
Hertweck et son équipe veulent désormais changer la donne. À l’aide de nouveaux outils de biologie moléculaire et synthétique, les chercheurs veulent décoder et exploiter les voies métaboliques inconnues de ces bactéries. Le projet comprend plusieurs domaines de travail dans lesquels un système d’expression puissant est utilisé pour identifier et modifier de nouveaux composés actifs. Cela permettra également à l’équipe de produire et d’étudier les toxines et les facteurs de virulence des anaérobies pathogènes sans avoir à cultiver de grandes quantités de pathogènes eux-mêmes.
Micrographie électronique à balayage de bactéries anaérobies de l'espèce Clostridium puniceum sur une tranche de pomme de terre. Les clostrubines ont été découvertes sur ce système modèle par une équipe dirigée par Christian Hertweck. Les clostrubines ont un effet antibiotique et protègent les bactéries de l'oxygène pendant qu'elles infectent le tubercule de pomme de terre et l'utilisent comme source de nourriture. Crédit : Gulimila Shabuer / Leibniz-HKI et EMZ Jena
Reconnaissance et perspectives d'avenir du projet AnoxyGen
« Avec ce projet, nous souhaitons proposer de nouvelles méthodes et de nouveaux outils à la communauté scientifique. Nous espérons qu’AnoxyGen sera d’une grande utilité, notamment pour la médecine, mais aussi pour l’écologie et la biotechnologie », explique Hertweck. « Les bactéries anaérobies sont encore peu étudiées, mais leurs processus métaboliques offrent un grand potentiel pour la découverte de nouveaux composés actifs. Nous pouvons également acquérir de nouvelles connaissances sur leur rôle en tant que pathogènes. »
Le professeur Christian Hertweck, directeur du département de chimie biomoléculaire du Leibniz-HKI et professeur de chimie des produits naturels à l'université Friedrich Schiller d'Iéna, s'est vu décerner l'une des prestigieuses bourses ERC Advanced Grants du Conseil européen de la recherche. Crédit : Anna Schroll/Leibniz-HKI
Hertweck, qui a déjà reçu le prix Gottfried Wilhelm Leibniz et le prix Ernst Jung de médecine pour sa grande créativité scientifique dans l'identification de nouveaux composés actifs à partir de micro-organismes négligés, renforce également la L'équilibre du microvers Avec ce projet, le pôle d’excellence qui étudie la formation et l’équilibre des communautés microbiennes a contribué à cette réussite. Les bactéries anaérobies y ont jusqu’à présent joué un rôle secondaire, notamment parce qu’elles étaient difficiles d’accès sur le plan méthodologique. Le chercheur souhaite désormais combler cette lacune.
Hannah Büttner, de l'équipe de Christian Hertweck, expérimente des bactéries sensibles à l'oxygène du genre Clostridium dans une atmosphère protégée, dans une boîte anaérobie. Crédit : Anna Schroll/Leibniz-HKI
L'ERC Advanced Grant, l'une des bourses les plus prestigieuses de l'Union européenne, récompense l'excellence et l'innovation des meilleurs chercheurs. Le projet « AnoxyGen » de Christian Hertweck a été sélectionné en raison de ses grandes perspectives d'élargissement de notre compréhension de la biosynthèse microbienne et de développement de nouvelles applications biotechnologiques. Dotés de ressources financières confortables, le chercheur et son équipe interdisciplinaire s'attaqueront à ce sujet au cours des cinq prochaines années.
