Un mécanisme d’adhésion record pour une bactérie cutanée

Dans une étude majeure publiée dans Science Advances, des chercheurs de l’UCLouvain ont mis au jour une liaison moléculaire spécifique d’une force jamais vue auparavant entre deux protéines. C’est cette liaison qui permet au staphylocoque doré, avec la complicité du calcium, de s’accrocher fermement à la peau de son hôte. 

Le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) colonise la peau humaine et provoque divers troubles comme l’eczéma, également connu sous le nom de dermatite atopique. Certaines souches, hautement virulentes et résistantes aux antibiotiques, représentent l’une des principales causes d’infections nosocomiales. La difficulté à les éradiquer rend urgent le recours à des moyens innovants pour traiter ces maladies. L’adhésion de S. aureus à l’épiderme implique des protéines de surface bactérienne qui se lient à des ligands cibles sur les cellules de la peau.

La question qui a longtemps intrigué les scientifiques était à la fois simple et complexe : comment cette bactérie réussit-elle à s’accrocher de manière aussi persistante à la peau humaine ? Une récente étude par des chercheurs de l’université d’Auburn, de l’université de Birmingham et de l’UCLouvain publiée dans la revue Science Advances apporte la réponse. Elle démontre que S. aureus utilise une liaison biologique spécifique plus forte que toutes celles jamais enregistrées dans la nature — une adhésion qui éclaire la puissance de ces infections.

Le secret réside dans une protéine bactérienne appelée SdrD, qui agit comme un minuscule crochet pour se connecter à une protéine humaine de la peau, la desmogléine-1. Le résultat est une liaison si solide qu’elle rivalise avec certaines liaisons chimiques covalentes, comme le lien entre deux atomes de carbone (C-C), alors que les interactions biospécifiques, telles que celles entre anticorps et antigène (clé-serrure), sont toutes nettement plus fragiles.

« C’est la liaison protéine-protéine non covalente la plus forte jamais mesurée », explique le professeur Yves Dufrêne (UCLouvain). « Cela nous aide à comprendre pourquoi ces infections sont si persistantes et si difficiles à éliminer. » Le rôle du calcium s’est révélé être un autre élément clé. Sans calcium, la liaison entre les protéines s’affaiblit. Lorsqu’il est réintroduit, le lien ne se contente pas de revenir, il devient encore plus résistant. Cette découverte est particulièrement pertinente dans les cas d’eczéma, où l’équilibre calcique de la peau est perturbé. Au lieu de protéger, cette altération favorise une adhérence bactérienne encore plus forte. « Nous avons été surpris de constater à quel point le calcium renforce cette interaction ».

Pour parvenir à ces conclusions, les chercheurs ont combiné des expériences de molécule unique avec des simulations sur supercalculateurs. 

• En Europe, la microscopie de force atomique a permis de mesurer l’intensité avec laquelle une seule bactérie se fixe aux protéines de la peau. 
• Aux États-Unis, l’équipe d’Auburn a reproduit le processus atome par atome grâce à des modèles computationnels avancés. Les deux approches ont mené à la même conclusion : la liaison est la plus forte jamais mesurée entre protéines.

Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques. Plutôt que de chercher à tuer la bactérie avec des antibiotiques — une stratégie qui favorise souvent l’émergence de résistances —, l’idée est d’empêcher son adhésion. Incapable de s’accrocher, le pathogène deviendrait alors bien plus vulnérable. « L’objectif n’est donc pas de détruire la bactérie, mais d’éviter qu’elle ne s’accroche dès le départ ».