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De nouveaux alliés dans la lutte contre les virus. Des scientifiques de l’Institut Weizmann d’Israël ont découvert que les bactéries contiennent des vipérines – des enzymes qui produisent des molécules antivirales. Ces substances sont en cours de tests qui pourraient conduire au développement de traitements antiviraux très efficaces contre la grippe et le COVID-19.

En suivant l’évolution de ce qui pourrait être notre moyen le plus ancien de lutter contre l’infection virale, un groupe de l’Institut Weizmann des Sciences a découvert une mine d’or de substances antivirales qui pourraient conduire au développement de médicaments antiviraux hautement efficaces. Ces substances sont fabriquées par des enzymes anti-virus connues sous le nom de vipérines, qui n’étaient auparavant connues que chez les mammifères et qui ont maintenant été trouvées dans les bactéries. Les molécules produites par les vipérines bactériennes font actuellement l’objet de tests contre des virus humains tels que le virus de la grippe et le COVID-19. L’étude a été publiée aujourd’hui dans Nature .

Des études menées au cours de la dernière décennie par le professeur Rotem Sorek et son groupe du département de génétique moléculaire de l’Institut, ainsi que par d’autres scientifiques, ont révélé que les bactéries ont un système immunitaire très sophistiqué, malgré leur taille microscopique. En particulier, ils sont équipés pour combattre les phages – virus qui infectent les bactéries. Celles-ci diffèrent de celles qui infectent les humains dans leur choix de cibles, mais elles sont toutes constituées de matériel génétique – ADN ou ARN – qui détourne des parties de la machinerie de réplication de l’hôte pour se copier et se propager.

Sorek a découvert que certaines de ces réponses immunitaires bactériennes suggèrent des liens évolutifs avec notre propre système immunitaire, et la présente étude dans son laboratoire montre les preuves les plus solides à ce jour: ils ont découvert que les enzymes antivirales de la vipérine – dont la fonction dans le système immunitaire humain n’était comprise que deux il y a des années – jouer un rôle dans le système immunitaire des bactéries.

Les virus comme les phages en haut à droite se spécialisent dans l’infection de bactéries

Chez l’homme, la vipérine appartient au système immunitaire inné, la partie la plus ancienne du système immunitaire en termes d’évolution. Il est produit lorsqu’une substance de signalisation appelée interféron alerte le système immunitaire de la présence de virus pathogènes. La vipérine libère alors une molécule spéciale qui est capable d’agir contre un large éventail de virus avec une règle simple: la molécule «imite» les nucléotides, des morceaux de matériel génétique nécessaires pour répliquer leurs génomes. Mais la molécule de vipérine est fausse: il lui manque une pièce vitale qui permet au nucléotide suivant dans le brin en croissance de se fixer. Une fois que le faux nucléotide est inséré dans le génome viral de réplication, la réplication s’arrête et le virus meurt.

Les bactéries génèrent une variété surprenante de molécules, dont chacune peut potentiellement servir de nouveau médicament antiviral
Cette simplicité et cette large action contre de nombreux virus différents suggèrent que les vipérines existent depuis un certain temps, mais pourraient-elles remonter aussi loin que nos ancêtres communs avec des bactéries? Dirigé par l’ancienne chercheuse postdoctorale, le Dr Aude Bernheim, dans le laboratoire de Sorek, le groupe a utilisé des techniques qui avaient été développées dans son laboratoire pour détecter des séquences bactériennes codant pour d’éventuelles vipérines. Ils ont ensuite montré que ces vipérines protégeaient effectivement les bactéries contre l’infection phagique.

«Alors que la vipérine humaine produit un seul type de molécule antivirale, nous avons constaté que les molécules bactériennes génèrent une variété surprenante de molécules, dont chacune peut potentiellement servir de nouveau médicament antiviral», explique Sorek.

En se basant sur les séquences génétiques, Sorek et son équipe ont pu retracer l’histoire évolutive des vipérines: «Nous avons découvert que cette composante importante de notre propre système immunitaire antiviral provenait de la défense bactérienne contre les virus qui les infectent», explique Sorek.

Les vipérines dans les bactéries ont évolué pour combattre une variété de virus

Si les vipérines bactériennes s’avèrent efficaces contre les virus humains, Sorek pense que cela pourrait ouvrir la voie à la découverte d’autres molécules générées par le système immunitaire bactérien qui pourraient être adoptées comme médicaments antiviraux pour les maladies humaines. «Comme nous l’avons fait il y a des décennies avec les antibiotiques – des substances antibactériennes découvertes pour la première fois dans les champignons et les bactéries – nous pourrions apprendre à identifier et à adopter les stratégies antivirales d’organismes qui combattent l’infection depuis des centaines de millions d’années.

L’étude actuelle a été menée en collaboration avec des chercheurs de Pantheon Biosciences, qui a accordé les droits par l’intermédiaire de Yeda Research and Development , la branche de transfert de technologie du Weizmann Institute of Science, pour développer des médicaments antiviraux basés sur les résultats. D’autres études sont en cours pour déterminer laquelle des vipérines bactériennes pourrait être la mieux adaptée à la lutte contre les virus humains, y compris, bien sûr, le COVID-19. Adi Millman, Gal Ofir, Gilad Meitav, Carmel Avraham, Sarah Melamed et le Dr Gil Amitai, tous du groupe de Sorek du département de génétique moléculaire de l’Institut Weizmann des sciences, ont également participé à cette recherche.

Le professeur Rotem Sorek est directeur du Knell Family Center for Microbiology ; ses recherches sont également soutenues par le Willner Family Leadership Institute pour le Weizmann Institute of Science ; le programme de pont Sagol Weizmann-MIT ; le programme scientifique collaboratif Schwartz / Reisman ; la Fondation Ben B. et Joyce E. Eisenberg ; le projet Yotam ; et le Conseil européen de la recherche .

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