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Gregor Weiss étudie les interactions entre les bactéries et les cellules humaines. Ces interactions sont pertinentes, par exemple, lorsqu'il s'agit d'infections des voies urinaires. Lorsque les bactéries intestinales pénètrent dans les voies urinaires depuis l'extérieur, elles s'attachent aux cellules de l'urètre, de l'uretère ou de la vessie avec leurs appendices en forme de poils, les pili, et déclenchent une inflammation douloureuse.
Gregor Weiss est un biologiste structurel. Il s'intéresse aux composants et aux mécanismes moléculaires qui confèrent aux cellules leurs capacités spécifiques. Il obtient des informations grâce à une méthode de microscopie à haute résolution qui le fascine : la tomographie cryo-électronique (CryoET). Les échantillons ne sont pas modifiés chimiquement, mais rapidement congelés dans leur état naturel. «Cela permet d'observer des structures cellulaires intactes avec un niveau de détail sans précédent», s'enthousiasme-t-il.
Collaboration avec les cliniciens
Dans sa thèse de doctorat, Gregor Weiss a examiné l'uromoduline, une protéine commune dans l'urine. Tout ce que l'on savait à son sujet était qu'elle protégeait les voies urinaires des infections. Afin de recevoir régulièrement des échantillons d'urine fraîche de patientes et patients, il a établi une collaboration avec l'hôpital pour enfants de Zurich. Avec d'autres chercheuses et chercheurs, Gregor Weiss a utilisé CryoET pour décrire pour la première fois la structure de l'uromoduline et pour clarifier le mécanisme par lequel la protéine combat les bactéries intestinales dans les voies urinaires.
Dans une publication remarquée parue dans Science, il a montré que l'uromoduline forme de longues chaînes qui se lient aux pili et engloutissent les bactéries. Les agents pathogènes sont alors incapables de se fixer aux cellules des voies urinaires et sont excrétés avec l'urine.
Des connaissances approfondies pour le diagnostic
Ces travaux sont pertinents à deux égards. D'une part, les résultats ont fourni des points de départ possibles pour le traitement sans antibiotique et la prévention des infections urinaires douloureuses - d'innombrables patientes et patients en bénéficieraient. D'autre part, Gregor Weiss a démontré de manière impressionnante le potentiel de CryoET pour les diagnostics cliniques. Grâce à sa haute résolution, cette méthode moderne permet de mieux comprendre la structure cellulaire que les outils cliniques traditionnels.
En automne 2020, Gregor Weiss a reçu la médaille de l'ETH Zurich pour sa thèse de doctorat. En 2021, il a reçu le prix Schläfli de l'Académie suisse des sciences. Il a décidé de poursuivre ses recherches et d'utiliser à l'avenir CryoET pour l'analyse d'échantillons cliniques de patientes et patients tels que des biopsies. Gregor Weiss a maintenant reçu le prix Lopez-Loreta de cette année pour son projet prometteur.
Créer son propre groupe
«La science est toujours un travail d'équipe», déclare Gregor Weiss. Il se sent très chanceux d'avoir rencontré de merveilleures et merveilleux mentors, collègues et partenaires de collaboration. «On ne peut pas progresser seul dans la recherche moderne».
Depuis quelques mois, Gregor Weiss a constitué sa propre équipe de recherche, qui est basée en tant que sous-groupe dans le laboratoire de son directeur de thèse, le professeur ETH Zurich Martin Pilhofer. Deux doctorantes qui partagent sa fascination pour la CryoET à haute résolution sont déjà à bord.
Il s'agit d'un développement utile, car les bactéries uropathogènes ont en fait également été observées à l'intérieur de cellules des voies urinaires. Là, elles sont bien protégées des défenses de l'organisme et des antibiotiques, ce qui entraîne des infections urinaires récurrentes», explique Gregor Weiss. Son groupe veut découvrir comment les bactéries parviennent à s'installer dans nos cellules.
Le prix Lopez-Loreta l'y aidera. Avec le montant du prix, qui s'élève à 1 million d'euros, Gregor Weiss veut agrandir l'équipe et intensifier les collaborations avec des partenaires cliniques. Il souhaite continuer à emprunter des voies non conventionnelles et à créer des ponts à l'avenir.