Une nouvelle approche pour affaiblir les pathogènes dangereux
La recherche évolutive ouvre de nouvelles perspectives en matière d'antibiothérapie
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Les agents pathogènes résistants aux antibiotiques constituent aujourd'hui l'une des plus grandes menaces pour la santé publique. En raison de l'utilisation abusive et excessive d'agents antibactériens au cours des dernières décennies, de nombreux agents pathogènes sont devenus résistants aux antibiotiques, y compris à de nombreux antibiotiques de dernier recours utilisés pour traiter des cas particulièrement graves. La cause de cette crise sanitaire mondiale réside dans l'augmentation considérable des taux de résistance aux antimicrobiens (RAM) chez les agents pathogènes bactériens. En d'autres termes, de plus en plus de bactéries deviennent résistantes aux traitements, tandis que la gamme d'antibiotiques efficaces et fiables continue de se réduire. Dans un avenir proche, nous sommes donc confrontés à la menace d'une ère post-antibiotique dans laquelle même des infections supposées inoffensives pourraient ne plus être traitables. Les experts estiment que d'ici le milieu du siècle, il pourrait y avoir environ 50 millions de décès liés à la RAM dans le monde chaque année.
Les organisations de santé et les chercheurs travaillent donc sur diverses stratégies pour faire face à la crise de plus en plus grave de la RAM, notamment en optimisant l'utilisation des antibiotiques existants et en développant de nouveaux médicaments. À l'université de Kiel, les scientifiques étudient les mécanismes fondamentaux de l'évolution de la résistance, c'est-à-dire les adaptations génétiques et non génétiques d'un agent pathogène à l'exposition aux médicaments. Leur objectif est de combiner efficacement les antibiotiques existants, de préserver leur efficacité et d'inhiber l'évolution de la résistance.
Dans une étude récente, des chercheurs dirigés par le professeur Hinrich Schulenburg du groupe Écologie et génétique évolutives de l'université de Kiel ont utilisé le pathogène humain Pseudomonas aeruginosa comme modèle pour étudier comment les bactéries nuisibles peuvent être affaiblies par l'administration d'un premier antibiotique, améliorant ainsi de manière significative l'efficacité d'un second antibiotique. Ils ont pu démontrer que le prétraitement avec un antibiotique de type bêta-lactame rend les cellules bactériennes particulièrement sensibles à un antibiotique de type aminoglycoside administré ultérieurement. Cet effet, appelé hystérésis négative, est basé sur l'induction d'un stress membranaire dans la paroi cellulaire bactérienne qui, grâce à la meilleure pénétration du second médicament, assure non seulement l'élimination fiable des bactéries, mais empêche également leur adaptation au traitement et donc l'évolution de la résistance. Les chercheurs de Kiel ont récemment publié leurs nouvelles découvertes, en collaboration avec des collègues internationaux, dans la revue Nature Communications.
Les infections à Pseudomonas deviennent de plus en plus problématiques
La bactérie à Gram négatif P. aeruginosa est un pathogène opportuniste chez l'homme. Elle provoque des infections aiguës et chroniques, en particulier chez les patients hospitalisés et immunodéprimés, souvent en cas de mucoviscidose ou de bronchopneumopathie chronique obstructive. La résistance généralisée de la bactérie à de nombreux antibiotiques, d'une part, et sa capacité à s'adapter rapidement au traitement par de nouveaux médicaments, d'autre part, posent un problème particulier. En conséquence, un nombre croissant de souches de P. aeruginosa sont classées comme bactéries multirésistantes, devenues insensibles à au moins trois antibiotiques différents. "L'Organisation mondiale de la santé (OMS) classe donc P. aeruginosa parmi les agents pathogènes hautement prioritaires pour lesquels de nouvelles options thérapeutiques sont nécessaires de toute urgence. Dans notre groupe de recherche, nous travaillons depuis des années sur les mécanismes d'évolution de la résistance chez ce pathogène particulier et nous souhaitons étudier plus avant les approches thérapeutiques potentielles basées notamment sur le principe de l'hystérésis négative", explique le Dr Florian Buchholz, premier auteur de l'étude et membre du groupe de recherche de M. Schulenburg.
Les approches thérapeutiques basées sur l'hystérésis négative présentent un grand potentiel
Buchholz et ses collègues ont mené leurs recherches dans le cadre du groupe de formation à la recherche (RTG) TransEvo de l'université de Kiel, financé par la DFG, et ont maintenant démontré qu'un antibiotique de type bêta-lactame administré en premier déclenche un changement physiologique chez la bactérie, ce qui rend les parois cellulaires plus perméables au second antibiotique. Jusqu'à présent, on ne savait pas exactement comment ce changement non génétique se produisait et dans quelle mesure il pouvait être déclenché de manière fiable dans différentes souches de la bactérie. "Nos recherches ont montré que l'hystérésis négative représente un point faible général de P. aeruginosa, qui peut être déclenché même par de faibles doses de l'antibiotique sensibilisant. L'enveloppe cellulaire est alors endommagée, ce qui renforce l'effet de la seconde substance active", explique le Dr Roderich Roemhild, co-auteur principal de l'étude et ancien membre du groupe de Schulenburg, aujourd'hui basé à l'ISTA en Autriche. En outre, les expériences ont également démontré une robustesse particulière du phénomène dans toute la diversité de P. aeruginosa; l'effet était donc présent quelles que soient les différences génétiques entre les souches bactériennes.
La recherche évolutionniste de Kiel ouvre de nouvelles perspectives en matière d'antibiothérapie
Les nouveaux résultats obtenus par les chercheurs du groupe de Schulenburg confirment donc le potentiel de l'hystérésis négative : en principe, il est possible d'obtenir une réponse nettement améliorée contre des bactéries pathogènes, même critiques, grâce à l'administration séquentielle appropriée de certaines classes d'antibiotiques. Dans l'ensemble, nous avons pu démontrer que la "bonne" séquence de médicaments favorise l'élimination des agents pathogènes, limite leur capacité d'adaptation et réduit ainsi l'évolution de la résistance chez P. aeruginosa", résume Schulenburg, porte-parole du Centre d'évolution de Kiel (KEC), qui fait partie du domaine de recherche prioritaire Kiel Life Science (KLS) de l'université de Kiel. Avec ces résultats et d'autres résultats de recherche, les scientifiques souhaitent jeter les bases du développement de nouvelles stratégies basées sur des concepts évolutifs pour le traitement durable des infections bactériennes et la prévention de la résistance.
À cette fin, ils peuvent s'appuyer sur un vaste réseau interdisciplinaire de recherche évolutionnaire translationnelle sous l'égide du KEC dans la région de Kiel : Par exemple, grâce à une coopération étroite avec l'Institut Max Planck de biologie évolutive de Plön, le Leibniz ScienceCampus "AMR-PLAS" récemment créé pour la recherche sur la résistance aux antibiotiques, et le RTG TransEvo, un centre de recherche en biologie évolutive unique au niveau national a vu le jour ici. "Grâce aux échanges avec ces institutions partenaires, un environnement scientifique particulièrement dynamique s'est développé ces dernières années, donnant un élan important à nos recherches en cours sur l'évolution de la résistance. La présente étude est un exemple de collaboration particulièrement fructueuse avec des collègues internationaux et locaux de Klosterneuburg en Autriche, d'Uppsala en Suède, ainsi que de Lübeck, Großhansdorf, Borstel, Hambourg et, bien sûr, Kiel, qui ont tous contribué à la recherche. En nous appuyant sur ces réseaux, nous espérons être en mesure de fournir des éléments fondamentaux pour lutter contre la crise mondiale de la résistance aux antimicrobiens dans les années à venir", a déclaré M. Schulenburg.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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