Caractérisation de la NAD kinase de Staphylococcus aureus : une cible originale pour le développement d'antibiotiques

La résistance aux antibiotiques est en enjeu de santé publique majeur, requérant le développement de nouveaux antibiotiques et l'identification de nouvelles cibles bactériennes originales. NADK est l'unique enzyme connue produisant du NADP(H) par la phosphorylation en 2' du NAD(H), utilisant l'ATP comme donneur de phosphate. NADP(H) est un cofacteur majeur, présent chez la quasi-totalité des êtres vivants. Il est utilisé par les oxydoréductases dans des voies métaboliques clés, comme le cycle de Krebs, la voie des pentoses phosphates et la biosynthèse des acides gras et acides aminés. L'activité de la NADK est essentielle pour la croissance de pathogènes comme Mycobacterium tuberculosis, Salmonella enterica et Pseudomonas aeruginosa. De plus, les NADK bactériennes et humaines partagent moins de 25% d'identité de séquence. Ainsi, la NADK bactérienne semble être une cible prometteuse pour la découverte d'antibiotiques. Une initiative collaboratrice impliquant notre laboratoire a permis la synthèse du premier inhibiteur d'une NADK bactérienne, NKI1, par un design par fragments et une sélection par cristallographie à rayons X. NKI1 est un dérivé diadénosine qui inhibe la croissance de Staphylococcus aureus à la fois in vivo et dans un modèle murin de pyélonéphrite hématogène aiguë. La validation de la cible est une étape importante lors du développement d'un médicament. Ainsi, nous avons vérifié que NKI1 cible la NADK par une utilisation d'outils génétiques et biochimiques. Premièrement, nous avons montré qu'une diminution de l'expression de ppnK, gène codant pour la NADK, par une interférence médiée par CRISPR, augmente la susceptibilité de S. aureus au NKI1. Deuxièmement, le traitement de S. aureus par NKI1 diminue les ratios NADP(H)/NAD(H). Ensembles, ces résultats suggèrent que NKI1 cible la NADK bactérienne. Afin d'identifier de meilleurs composés, nous avons testé la capacité d'une série de dérivés diadénosine à inhiber la croissance de S. aureus in vitro. Nous avons identifié NKI2, un dérivé de NKI1, ayant une meilleure solubilité et une plus grande efficacité antibactérienne. La microscopie super-résolutive a permis une localisation nanoscopique d'un dérivé fluorescent du NKI1 au sein de la bactérie. Nous avons également montré par microscopie électronique que l'inhibition génétique ou chimique de la NADK, par interférence par CRISPR ou NKI2 respectivement, résulte en une perte de l'intégrité de l'enveloppe bactérienne, entraînant une fuite du contenu