Bassler est professeur à l'Université de Princeton et chercheur au Howard Hughes Medical Institute, Michael R. Silverman est professeur émérite de l'Institut Agouron de La Jolla.
Les deux chercheurs sont honorés pour leurs découvertes révolutionnaires concernant le "quorum sensing" bactérien, qui fait référence à des systèmes sophistiqués de communication de cellule à cellule que les bactéries utilisent pour coordonner les comportements de groupe.
La cérémonie de remise des prix à l'église Saint-Paul, qui se tient traditionnellement le 14 mars, l'anniversaire de Paul Ehrlich, a été reporté en raison de la pandémie de coronavirus. Au lieu, Bassler et Silverman recevront le prix lors de la cérémonie en 2022.
"Silverman et Bassler ont montré que, comme pour les organismes multicellulaires, le comportement collectif est la règle chez les bactéries, plutôt que l'exception, " écrit le Conseil scientifique pour motiver sa décision. " Les bactéries se parlent, ils écoutent d'autres bactéries, et ils peuvent même unir leurs forces. Mais :Cette bavardage omniprésente, dont les fondements moléculaires ont été découverts par Bassler et Silverman, représente également un talon d'Achille jusque-là méconnu dans la lutte contre les microbes nocifs. Au lieu de tuer les bactéries avec des antibiotiques, des substances peuvent être développées qui interfèrent avec la communication bactérienne réduisant efficacement leur aptitude collective. La recherche des lauréats revêt donc une importance considérable pour la médecine".
Les bactéries sont extrêmement communicatives. Ils envoient et reçoivent des messages chimiques pour savoir s'ils sont seuls ou si des membres supplémentaires de leur espèce ou d'autres espèces sont présents dans la communauté vicinale. Pour faire un recensement des numéros de cellules, les bactéries produisent et libèrent des molécules de signalisation chimiques qui s'accumulent au fur et à mesure que le nombre de cellules augmente.
Lorsqu'un niveau seuil du signal chimique est atteint, les bactéries détectent sa présence. En réponse à cela, à l'unisson, les bactéries adoptent des comportements qui ne sont productifs que lorsqu'ils sont réalisés en synchronie par le groupe, mais pas lorsqu'il est promulgué par une seule bactérie agissant isolément. Ce processus de communication chimique est appelé quorum sensing et il contrôle des centaines d'activités collectives à travers le règne bactérien.
Dans les années 1980, Silverman a découvert le premier circuit de détection de quorum dans la bactérie marine bioluminescente Vibrio fischeri. Il a identifié les gènes et les protéines permettant la production et la détection de la molécule signal extracellulaire.
Il a défini comment les composants fonctionnaient pour promouvoir le comportement collectif. Dans le cas de Vibrio fischeri, le comportement à l'échelle du groupe est la production de bioluminescence bleu-vert.
Aujourd'hui, nous savons que le quorum sensing est la norme dans le monde bactérien. En effet, il existe des milliers d'espèces bactériennes qui possèdent des gènes presque identiques à ceux découverts par Silverman. Dans tous ces cas, ces composants permettent aux bactéries de s'engager dans des comportements de groupe.
Au début des années 1990, Bonnie Bassler a prouvé que les bactéries étaient "multilingues" et qu'elles conversaient avec de multiples molécules de signalisation chimiques. Une molécule de communication que Bassler a découverte et nommée autoinducteur-2 permet aux bactéries de communiquer à travers les frontières des espèces.
Elle a ensuite démontré que les bactéries utilisent la communication médiée par le quorum pour se différencier des autres, montrant qu'un trait sophistiqué que l'on pense être du ressort d'organismes supérieurs, En réalité, évolué dans les bactéries il y a des milliards d'années.
Dans les années récentes, Bassler a montré que le quorum sensing transcende les frontières du royaume en tant que virus et cellules hôtes, y compris les cellules humaines, participer à ce bavardage omniprésent.
Elle et d'autres chercheurs ont également démontré que les bactéries pathogènes dépendent du quorum sensing pour être virulentes. Bassler a développé des stratégies anti-quorum-sensing qui, dans des modèles animaux, arrêter l'infection par des agents pathogènes bactériens d'importance mondiale.
La pleine signification des découvertes des deux lauréats pour la microbiologie et la médecine n'a été reconnue que récemment. Des décennies de travail minutieux et minutieux, ont montré que pratiquement toutes les bactéries maîtrisent l'art de la communication de cellule à cellule. Ce qui a commencé avec les travaux sur Vibrio fischeri et Vibro harveyi a conduit à un changement fondamental de perspective en bactériologie, et ouvre désormais de nouvelles opportunités sans précédent dans le traitement de la résistance aux antibiotiques ".
Thomas Boehm, Professeur et directeur, Président du Conseil Scientifique, Institut Max Planck d'immunobiologie et d'épigénétique
Courte biographie Professeur Dr. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).
Bonnie Bassler est microbiologiste. Elle a étudié la biochimie à l'Université de Californie à Davis et a obtenu son doctorat. de l'Université Johns Hopkins de Baltimore. Elle rejoint le laboratoire de Michael Silverman à l'Institut Agouron de La Jolla en tant que stagiaire postdoctorale en 1990.
Elle est à l'Université de Princeton depuis 1994. Bonnie Bassler est membre de la National Academy of Sciences, l'Académie nationale de médecine, et la Société royale. Elle est chercheuse au Howard Hughes Medical Institute et professeure Squibb et présidente du département de biologie moléculaire de l'Université de Princeton. Le président Obama l'a nommée pour un mandat de six ans au National Science Board des États-Unis. Elle a reçu plus de vingt prix prestigieux nationaux et internationaux.
Courte biographie Professeur Michael R. Silverman, doctorat (77).
Michael Silverman est un microbiologiste. Il a étudié la chimie et la bactériologie à l'Université du Nebraska à Lincoln et a obtenu son doctorat. en 1972 de l'Université de Californie à San Diego. Au cours de la période 1972-1982, Silverman a apporté des contributions fondamentales à la compréhension de la motilité bactérienne et de la chimiotaxie. De 1982 jusqu'à sa retraite, il a travaillé à l'Institut Agouron de La Jolla, dont il est co-fondateur.
Le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter est traditionnellement décerné le jour de l'anniversaire de Paul Ehrlich, 14 mars, dans la Paulskirche, Francfort. Il honore les scientifiques qui ont apporté des contributions significatives dans le domaine de recherche de Paul Ehrlich, en particulier l'immunologie, recherche contre le cancer, microbiologie, et chimiothérapie.
Le prix, décerné depuis 1952, est financé par le ministère fédéral allemand de la Santé, l'État de Hesse, l'association allemande des sociétés pharmaceutiques de recherche vfa e.V. et des dons spécialement affectés des entreprises suivantes, fondations et organisations :Else Kröner-Fresenius-Stiftung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, C.H. Boehringer Pharma GmbH &Co.
KG, Biotest AG, Hans et Wolfgang Schleussner-Stiftung, Fresenius SE &Co. KGaA, F. Hoffmann-LaRoche Ltée, Grünenthal GmbH, Janssen-Cilag GmbH, Merck KGaA, Bayer AG, Groupe d'édition Holtzbrinck, AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzler seel. Sohn &Co. et Goethe-Universität. Les lauréats sont sélectionnés par le Conseil scientifique de la Fondation Paul Ehrlich.
La Fondation Paul Ehrlich est une fondation juridiquement dépendante qui est gérée à titre fiduciaire par l'Association des amis et sponsors de l'Université Goethe, Francfort. Le Président d'Honneur de la Fondation, qui a été créé par Hedwig Ehrlich en 1929, est le professeur Dr Katja Becker, président de la Fondation allemande pour la recherche, qui nomme également les membres élus du Conseil scientifique et du Conseil d'administration.
Le Président du Conseil Scientifique est le Professeur Thomas Boehm, Directeur à l'Institut Max Planck d'immunobiologie et d'épigénétique de Fribourg, le président du conseil d'administration est le professeur Dr. Jochen Maas, Responsable Recherche et Développement et Membre du Directoire, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Professeur Wilhelm Bender, en sa qualité de Président de l'Association des Amis et Mécènes de l'Université Goethe, est membre du Conseil scientifique. Le président de l'Université Goethe est en même temps membre du conseil d'administration.
Les bactéries communiquent entre elles et coordonnent leur comportement pour réaliser des exploits qui ne pourraient pas être accomplis par une seule bactérie agissant seule. Même les virus infectant les cellules bactériennes et les cellules d'organismes supérieurs, y compris les cellules humaines, syntonisez ce bavardage bactérien omniprésent. La manipulation de cette polyphonie offre de nouvelles opportunités de se défendre contre les agents pathogènes bactériens en perturbant leurs capacités de communication de cellule à cellule.
Comment une bactérie individuelle s'informe-t-elle et répond-elle de manière appropriée à une communauté surpeuplée et diversifiée ? Y a-t-il d'autres espèces bactériennes dans le coin? Si c'est le cas, sont-ils amis ou ennemis ? Qu'en est-il des organismes d'autres domaines comme les virus et les humains ?
Bactéries, les plus anciens organismes vivants de la Terre, recueillir des informations sur le quartier pour déterminer s'il est judicieux ou non de participer à des activités collectives. En faisant ainsi, groupes de bactéries tirent des avantages qui ne sont pas possibles pour une seule bactérie agissant isolément.
Pour réussir cet exploit, les bactéries utilisent la communication chimique, un processus appelé quorum sensing, qui les informe sur le nombre et l'identité des autres organismes à proximité.
Le prix Paul Ehrlich et Ludwig Darmstaedter de cette année honore deux scientifiques américains pour leur découverte de la base moléculaire de la communication bactérienne de cellule à cellule :le professeur Michael R. Silverman Ph.D., émérite de l'Institut Agouron à La Jolla CA, et le professeur Bonnie L. Bassler Ph.D. de l'Université de Princeton et du Howard Hughes Medical Institute.
Avant la découverte de la communication de cellule à cellule chez les bactéries, ces anciens organismes unicellulaires étaient considérés comme des solitaires, dont les modes de vie primitifs consistaient principalement à diviser et à disperser leur progéniture.
La capacité de communiquer avec leur propre espèce, d'autres espèces bactériennes, virus, et les organismes hôtes était inimaginable. Aujourd'hui, grâce aux recherches révolutionnaires de Silverman et Bassler, nous savons que ces capacités de communication sophistiquées sont la norme dans le monde bactérien.
Les découvertes ont commencé dans les années 1970 avec une observation faite par le regretté scientifique américain Woody Hastings. Il a montré que la bactérie marine bioluminescente Vibrio fischeri ne brille dans le noir que lorsqu'elle a atteint une densité cellulaire particulière.
Mais comment Vibrio fischeri a-t-il « su » quand produire de la lumière et quand rester dans l'obscurité ? Hastings et ses mentorés ont montré que Vibrio fischeri produit et libère une molécule, que l'équipe a appelé un "autoinducteur", qui s'accumule dans l'environnement à mesure que les bactéries augmentent en nombre de cellules. Lorsque l'autoinducteur atteint un niveau seuil, il alerte les bactéries Vibrio fischeri qu'ils ont des voisins autour, et à l'unisson, toutes les bactéries allument la lumière.
Le mécanisme moléculaire sous-jacent à la production synchrone de lumière par Vibrio fischeri est resté mystérieux jusqu'à ce que Michael Silverman, avec son étudiante diplômée JoAnne Engebrecht, est devenu fasciné par la possibilité de comportements collectifs chez les bactéries.
Ils ont estimé qu'en utilisant des techniques de génétique moléculaire, ils pourraient reconstruire le système de bioluminescence Vibrio fischeri dans le laboratoire Escherichia coli et identifier les gènes et les protéines contrôlant la production de lumière. Surtout, cette stratégie a révélé l'enzyme requise pour fabriquer la molécule d'auto-inducteur et la protéine réceptrice dont le travail est de surveiller l'accumulation d'auto-inducteur, et en réponse, initier la production de lumière bleu-vert à l'échelle de la population.
L'expérience de Silverman a livré le premier mécanisme moléculaire sous-jacent au comportement d'un groupe bactérien. Aujourd'hui, il existe des milliers d'espèces bactériennes connues pour posséder des gènes presque identiques à ceux découverts par Silverman. Dans tous ces cas, ces composants permettent aux bactéries de s'engager dans des comportements de groupe. Ce processus de communication chimique est maintenant appelé quorum sensing.
Bonnie Bassler a rejoint le laboratoire de Silverman en 1990 après avoir terminé ses recherches doctorales. Elle était curieuse de savoir s'il pouvait y avoir plus dans la communication cellule-cellule que les composants découverts par Silverman dans Vibrio fischeri. Bassler a lancé ses investigations dans le laboratoire de Silverman avec un proche parent de Vibrio fischeri, une bactérie productrice de lumière nommée Vibrio harveyi qui était connue pour avoir un mode de vie plus varié et exotique que Vibrio fischeri.
Bassler et Silverman ont découvert que Vibrio harveyi possédait plusieurs systèmes de détection de quorum, et que plus d'un auto-inducteur est utilisé pour la communication. Dans sa carrière indépendante, Bassler a identifié la nouvelle molécule Vibrio harveyi et l'a nommée autoinducteur-2.
Elle a découvert que l'autoinducteur-2 est largement fabriqué dans le monde bactérien. Remarquablement, plutôt que d'informer les bactéries de leur propre nombre de cellules, autoinducer-2 les informe sur le nombre de cellules d'autres espèces bactériennes à proximité.
Ainsi, Bassler a montré que les bactéries peuvent converser au-delà des frontières des espèces en utilisant un langage universel semblable à l'espéranto. Cette découverte a révélé que, semblable aux cellules des organismes supérieurs, les bactéries se différencient des autres. Bassler a poursuivi en démontrant que c'est la norme pour les bactéries d'être "multilingues" et qu'elles utilisent couramment des combinaisons de plusieurs auto-inducteurs pour se recenser, parent apparenté, et non parent. Sur la base des informations qu'ils recueillent de ces mélanges chimiques, et si les bactéries voisines sont alliées ou ennemies, les bactéries adoptent de manière appropriée une grande variété de comportements collectifs offensifs ou défensifs.
Plus récemment, Bassler a découvert que les virus espionnent la détection du quorum bactérien et que les cellules intestinales humaines font équipe avec les bactéries du microbiome, la communauté de bactéries qui réside naturellement dans l'intestin, pour synthétiser une autre nouvelle molécule de détection de quorum qui est utilisée pour défendre à la fois la communauté humaine et celle du microbiome contre les agents pathogènes envahissants. Ainsi, Les travaux de Bassler ont montré que la détection de quorum transcende les frontières du royaume en tant que virus et organismes supérieurs, y compris les hôtes humains, participer à ces conversations chimiques.
Les travaux de Silverman et Bassler ont révolutionné la compréhension des communautés microbiennes, une réalisation révolutionnaire dont la pertinence fondamentale est maintenant acceptée après des décennies de travail persistant combiné à d'excellentes publications.
Pendant des décennies après les premières découvertes, on pensait que le quorum sensing était simplement un phénomène idiosyncratique limité aux bactéries bioluminescentes obscures. Cependant, ce qui semblait être une curiosité isolée s'est avéré être universel dans le monde bactérien.
L'importance médicale de ces découvertes est maintenant évidente. Bassler et d'autres chercheurs ont montré que le quorum sensing contrôle la virulence des bactéries pathogènes. Bassler a été le premier à élaborer des stratégies anti-quorum-sensing et à les utiliser avec succès dans des modèles animaux pour stopper l'infection par des agents pathogènes d'importance mondiale.
De telles découvertes suggèrent qu'il pourrait être possible de développer des thérapies antimicrobiennes entièrement nouvelles et urgentes qui interfèrent avec le quorum sensing plutôt que de tuer les bactéries comme le font les antibiotiques traditionnels. Par conséquent, les lauréats ne sont pas seulement honorés pour leurs découvertes fondamentales sur la nature moléculaire de la communication de cellule à cellule des bactéries, mais ils sont également reconnus pour l'énorme potentiel de leurs recherches dans le traitement des infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques conventionnels.
Des efforts considérables sont maintenant investis pour mettre ces concepts en pratique. Dernièrement, des stratégies de modulation par quorum-sensing pourraient également être déployées pour exploiter les processus bactériens bénéfiques, par exemple, pour améliorer les effets sains des bactéries du microbiome qui résident dans l'intestin humain ou sur la peau.
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