De nouvelles connaissances sur la manière dont des bactéries uniques résistent aux dommages causés par les radiations pourraient conduire à une meilleure protection des humains, tant sur Terre que parmi les étoiles.
Déinocoque radiodurans est un extrémophileune bactérie capable de résister à des conditions qui tueraient la plupart des formes de vie. D. radiodurans‘ capacité à résister aux radiations des milliers de fois plus fort que la dose mortelle pour les humains a valu au microbe le surnom de « Conan la bactérie ».
« Les rayonnements ionisants – tels que Rayons X, rayons gammales protons solaires et le rayonnement cosmique galactique – sont hautement toxiques pour les bactéries et les humains, » Michael Dalyun généticien et D. radiodurans expert à l’Uniformed Services University du Maryland, a déclaré à Live Science.
« Chez les bactéries, les radiations peuvent provoquer des dommages à l’ADN, une oxydation des protéines et une rupture des membranes, conduisant à la mort cellulaire », a-t-il expliqué. « Chez l’homme, l’exposition aux rayonnements peut entraîner syndrome d’irradiation aiguëun risque accru de cancer et des dommages aux tissus et aux organes.
Les rayonnements ionisants suppriment les électrons des atomes. Il en résulte des molécules réactives appelées radicaux libresqui sont instables et en nombre suffisamment important, peuvent endommager l’ADN, les protéines et les cellules.
D. radiodurans » La capacité à résister à ces dommages vient d’un combinaison unique de facteurs: une paroi cellulaire protectrice, des mécanismes de réparation efficaces pour réparer les dommages à l’ADN induits par les radiations, et une collection de antioxydants qui diffusent les radicaux libres.
Dans une nouvelle étude, publiée le 12 décembre dans la revue PNASDaly et ses collègues se sont inspirés d’un puissant antioxydant fabriqué par D. radiodurans pour concevoir leur propre version de l’antioxydant.
Complexes à l’intérieur de la bactérie qui contiennent manganèse protéger ses protéines des radiations en éliminant les radicaux libres qui peuvent les endommager. Cela laisse ces protéines libres d’accomplir des fonctions cellulaires vitales, telles que la réparation de l’ADN. Les chercheurs ont créé une version fabriquée en laboratoire du complexe en combinant des particules ou ions de manganèse chargés avec un ion phosphate et un peptide spécialement conçu, ou une chaîne courte de acides aminés. Le peptide était basé sur les acides aminés les plus courants dans D. radiodurans.
Les chercheurs ont baptisé leur nouveau peptide antioxydant dépendant du manganèse (MDP).
« J’ai commencé comme sceptique », a déclaré le co-auteur de l’étude Brian Hoffmanprofesseur de chimie et de biosciences moléculaires à la Northwestern University. « Je soupçonnais que l’efficacité du MDP n’était rien d’autre que la « somme de ses parties ». »
Cependant, Hoffman s’est dit surpris de découvrir que les parties interagissaient pour former un tout plus puissant. « C’est la ‘sauce secrète' », a-t-il déclaré.
Des expériences mesurant la force avec laquelle les parties du complexe se liaient entre elles ont montré que le manganèse seul ne formait pas de liaisons suffisamment fortes avec le peptide conçu pour être protecteur. L’ajout de l’ion phosphate a renforcé les liaisons et a produit un complexe capable de résister à plus de 12 000 fois la dose mortelle de rayonnements ionisants chez l’humain.
Aujourd’hui, les chercheurs utilisent des techniques spéciales pour examiner la structure du MDP, dans l’espoir de comprendre comment il est constitué, pourquoi il fonctionne si bien et comment le rendre encore plus efficace. Les résultats pourraient avoir des applications de grande envergure.
« Les astronautes participant à des missions dans l’espace lointain sont exposés à des rayonnements ionisants chroniques de haut niveau, provenant principalement des rayons cosmiques et des protons solaires », a déclaré Daly. « Le MDP – un radioprotecteur simple, rentable, non toxique et très efficace – pourrait être administré par voie orale pour atténuer ces risques de rayonnement spatial. »
Il a ajouté que « pour les missions habitées vers Mars, qui peuvent s’étendre sur un an, la radioprotection sera essentiel à la sécurité de l’équipage« .
Plus près de chez nous, Daly et Hoffman souhaitent explorer le potentiel du MDP pour améliorer la santé sur Terre.
« Le syndrome d’irradiation aiguë, qui implique de graves complications immunologiques, pourrait être évité grâce au MDP », a déclaré Daly. « Il existe également un lien bien connu entre résistance aux radiations et vieillissement » Alors peut-être que le MDP pourrait être un traitement potentiel pour lutter contre le vieillissement métabolique.
Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour développer des formes sûres et efficaces de MDP destinées à être utilisées chez l’homme. Avec le temps, cependant, Hoffman, Daly et leurs collègues prévoient le potentiel du MPD dans tous les domaines, des soins de santé aux voyages spatiaux.
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