Détermination de la cible moléculaire et du mode d'action de la tomatidine et dérivés

Abstract

Il a été démontré dans le laboratoire du professeur François Malouin que la tomatidine possède une activité prometteuse et sélective contre les SCV de Bacillales (incluant Staphylococcus, Bacillus et Listeria), mais pas contre les souches prototypes. En collaboration avec le laboratoire professeur Éric Marsault, un dérivé de la tomatidine (FC04-100) a été identifié avec une activité similaire à la tomatidine, en plus de posséder une activité contre les souches prototypes. Dans le but de confirmer la cible de la tomatidine et dérivés (p.ex. FC04-100), nous avons forcé l’apparition d’isolats résistants chez Staphylococcus aureus « small-colony variant » (SCV) par pression sélective (passage en série) de la tomatidine. La pression sélective de la tomatidine a mené à deux niveaux de résistance soit un faible et un élevé. Le séquençage génomique de ces isolats a permis d’identifier une mutation dans le gène ccpA (catabolite carbon protein A), associé au faible niveau de résistance, et une mutation dans le gène atpE (sous-unité c de l’ATP synthétase), associé au haut niveau de résistance. L’obtention de mutants supplémentaires par pression sélective à la tomatidine et de son dérivé aminé remplaçant l’hydroxyle de la position 3, FC04-100, a permis d’obtenir de nouveaux résidus mutés dans la sous-unité c de l’ATP synthétase. Chaque mutation dans la sous-unité c mène au même profil de résistance face à la tomatidine et FC04-100, indiquant effectivement une cible commune pour ces composés soit l’ATP synthétase bactérienne. Aucune mutation n’est retrouvée dans le gène ccpA pour les isolats sélectionnés en présence de FC04-100, consistant avec l’obtention d’un seul niveau de résistance causé par la mutation dans le gène atpE. De plus, le niveau de résistance est beaucoup plus faible pour FC04-100 que pour la tomatidine, indiquant une meilleure efficacité du dérivé. Le processus a également été répété pour une souche prototype de S. aureus par pression sélective de FC04-100, mais aucun isolat n’a été obtenu. La sous-unité c de l’ATP synthétase présente des séquences conservées au travers des espèces de Bacillales étant absente chez les espèces non cibles, ce qui peut expliquer en partie la sélectivité de la tomatidine pour ces espèces. Des tests préliminaires d’inhibition de l’ATP synthétase sur des vésicules membranaires inversées de S. aureus SCV (sensible à la tomatidine) ont montré dans un premier temps que celui-ci est apte à produire de l’ATP via sa chaîne respiratoire malgré les altérations causant son phénotype SCV. Dans un second temps, la tomatidine et FC04-100 inhibent la production d’ATP de façon dose dépendante, pouvant être comparable à l’inhibiteur non spécifique DCCD. En se basant sur l’inhibiteur de l’ATP synthétase mycobactérienne, bédaquiline, la tomatidine et dérivés pourraient avoir un mode d’action similaire.