Que se passerait-il si vous amélioriez un antibiotique connu depuis 70 ans avec les derniers outils de la chimie moderne ? Le professeur de chimie biologique Nathaniel Martin l’a mis à l’épreuve. Le résultat? Un antibiotique jusqu’à cent fois plus puissant qui empêche la croissance de certaines bactéries résistantes aux antibiotiques. L’équipe de Martin a publié ses recherches dans la revue scientifique PNAS.
Le nom de bacitracine ne vous semble peut-être pas familier, mais c’est l’un des antibiotiques les plus utilisés au monde. Même si on n’en rencontre pas souvent aux Pays-Bas, presque tous les foyers nord-américains possèdent une forme ou une autre de cet antibiotique dans leur armoire à pharmacie. Il est principalement destiné à un usage local et externe, comme une crème pour éviter qu’un genou éraflé ne s’infecte.
Martin a toujours été fasciné par la bacitracine car elle attaque les bactéries d’une manière unique par rapport aux autres types d’antibiotiques. Il se fixe sur une partie précise des membranes des bactéries, à l’extérieur de la cellule. En conséquence, la bacitracine empêche les bactéries de construire leur paroi cellulaire, inhibant ainsi leur croissance.
Structure de la bacitracine naturelle liée à sa cible bactérienne
Quelque chose que personne n’avait vraiment compris jusqu’à présent
Il y a quelques années, Martin a lu un article expliquant en détail comment la bacitracine se lie à sa cible bactérienne, et cela a attiré son attention. “J’ai réalisé qu’il y avait quelque chose de vraiment intéressant dans la manière dont la bacitracine tue les bactéries, quelque chose que personne n’avait vraiment compris jusque-là”, dit-il. La clé réside dans ce qu’on appelle la structure cristalline, ou la disposition précise des atomes dans l’antibiotique.
En termes simples, l’article a révélé qu’une molécule de bacitracine possède cinq points qui entrent en contact avec la membrane cellulaire d’une bactérie. Vous pouvez les comparer à des bras tendus qui saisissent les bactéries. Martin : « En tant que chimiste, je me demandais : que se passerait-il si nous pouvions rendre ces bras plus longs et plus collants ? Seraient-ils alors capables de mieux se lier à la cellule et de rendre l’antibiotique plus efficace ?
Construire une version « améliorée » de la bacitracine
Martin et son équipe de chercheurs de l’Institut de biologie de Leiden (IBL) se sont mis au travail. En utilisant la chimie, ils ont construit une version améliorée de la bacitracine. N’oubliez pas que la plupart des antibiotiques sont fabriqués par des micro-organismes vivant sous terre. Cela signifie qu’ils ne sont pas nécessairement optimisés pour être utilisés comme médicaments dans le corps humain. Certaines classes d’antibiotiques, comme les pénicillines, ont été améliorées synthétiquement au fil des années par des chimistes comme Martin. Mais nous utilisons toujours la bacitracine sous sa forme naturelle et inchangée. Cela signifie qu’il y a probablement encore plus à gagner de l’antibiotique.
C’est exactement ce que Martin voulait découvrir avec cette recherche. Et il s’avère qu’il avait raison. Grâce à la synthèse chimique de la bacitracine, l’antibiotique peut être grandement amélioré. « Dans de nombreux cas, nous avons constaté que notre nouvelle version de la bacitracine était dix à cent fois plus puissante que la forme naturelle », explique Martin.
Images au microscope électronique à un grossissement de 10 000×. Image de la bactérie E. faecium résistante à l’antibiotique vancomycine. À gauche, vous voyez des cellules non traitées, au milieu des cellules traitées à la bacitracine et à droite des cellules traitées à la bacitracine de dernière génération.
Empêcher la croissance de bactéries résistantes aux antibiotiques
Les chercheurs ont fait une deuxième découverte en testant le médicament sur des bactéries cultivées en laboratoire. La bacitracine améliorée s’est également révélée beaucoup plus efficace pour empêcher la croissance de certaines bactéries résistantes aux antibiotiques. La résistance des bactéries aux antibiotiques est un problème croissant qui inquiète les experts en maladies infectieuses. L’Organisation mondiale de la santé qualifie même le problème de « menace mondiale pour la santé publique ».
Les recherches de Martin ne visaient pas encore à développer un produit commercial. «Nous avons d’abord dû prouver que c’était possible.» Mais maintenant que cette étape a été franchie, il envisage déjà des recherches de suivi pour découvrir comment nous pouvons utiliser la bacitracine améliorée pour traiter les infections graves résistantes aux antibiotiques.
Texte : Samuel Hanegreefs
Coopération
L’article est paru dans la revue scientifique PNAS. La recherche a été dirigée par le Dr. Ned Buijs, qui a récemment obtenu son doctorat sous la direction du professeur Nathaniel Martin. Le projet était également le fruit d’une collaboration internationale, avec des contributions importantes des groupes de Tanja Schneider de l’Université de Bonn et de Stephen Cochrane de l’Université Queen’s de Belfast.
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Buijs, NP; Vlaming, HC; Kotsogianni, I.; Arts, M.; Willemse, J.; Duan, Y.; Alexander, FM; Cochrane, SA; Scheider, T. et Martin, NI (2024). Un antibiotique classique réinventé : des variantes de bacitracine conçues de manière rationnelle présentent une activité puissante contre les agents pathogènes résistants à la vancomycine. Actes de l’Académie nationale des sciences des États-Unis d’Amérique. 121(29),
2024-07-12 12:39:04
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