Une classe d'antibiotiques couramment utilisée semble tuer des bactéries comme E. coli en décomposant leur armure dure
L'image du haut montre une bactérie E.coli non traitée; Le fond montre une bactérie après 90 minutes d'exposition à la polymyxine antibiotique B
La façon dont les antibiotiques appelés polymyxines percent l'armure des bactéries ont été révélées dans des détails étonnants par microscopie à haute résolution, ce qui pourrait nous aider à développer de nouveaux traitements pour les infections résistantes aux médicaments.
Les polymyxines sont couramment utilisées comme traitement de dernier objet contre certaines bactéries dites à Gram négatif, qui peuvent provoquer des infections telles que la pneumonie, la méningite et la fièvre typhoïde. «Les trois principaux agents pathogènes prioritaires de l'Organisation mondiale de la santé sont tous des bactéries à Gram négatif, et cela reflète en grande partie leur enveloppe cellulaire complexe», explique Andrew Edwards à l'Imperial College de Londres.
Autour de leur cellule intérieure, ces bactéries ont une couche de surface externe contenant des molécules appelées lipopolysaccharides, qui agissent comme une armure. Nous savions que les polymyxines ciblent cette couche externe, mais comment elles la perturbent exactement et tuer les bactéries n'ont pas été comprises; Ce n'était pas non plus pour la raison pour laquelle les médicaments ne fonctionnent pas toujours.
Maintenant, Edwards et ses collègues ont utilisé des expériences biochimiques et une microscopie à force atomique – dans laquelle une aiguille juste quelques nanomètres de large crée une image d'une cellule en détectant sa forme – pour révéler que l'un des deux types de polymyxine utilisés thérapeutiquement, appelée Polymyxin B, provoque une étrange éradication à la surface de la grammes-negment du bacte E. coli.
Quelques minutes après la publication des protubérances, la bactérie commence à perdre rapidement ses lipopolysaccharides, que les chercheurs ont détectés dans la solution dans laquelle il se trouvait.
Les chercheurs disent que la présence de l'antibiotique déclenche la bactérie pour essayer de mettre de plus en plus de «briques» de lipopolysaccharide dans sa paroi défensive. Mais comme cela ajoute des briques, il perd également certains, laissant temporairement les lacunes dans ses défenses qui permettent à l'antibiotique d'entrer et de le tuer.
«Les antibiotiques sont un peu comme un pied de biche qui aide ces briques à sortir du mur», explique Edwards. « La membrane extérieure ne se désintégre pas; elle ne tombe pas. Mais il y a clairement des lacunes où l'antibiotique peut alors arriver à la deuxième membrane. »
Lui et ses collègues ont également révélé pourquoi l'antibiotique ne fonctionne pas toujours: cela n'a affecté que les bactéries actives et en croissance. Lorsque les bactéries étaient dormantes, un état qu'ils peuvent entrer pour survivre au stress environnemental tel que la privation de nutriments, la polymyxine B était inefficace, car elle ne produisait pas son armure.
Images d'E. Coli exposées à la polymyxine B, montrant des modifications à la couche externe de sa membrane, de gauche à droite: non traitée; bactérie après 15 minutes d'exposition aux antibiotiques; Après 30 minutes; après 60 minutes; Après 90 minutes
Cependant, les chercheurs ont constaté que la fourniture de sucre au E. coli Les cellules les ont réveillés de cet état dormant et, en 15 minutes, la production d'armures a repris et les cellules ont été tuées. La même chose devrait s'appliquer à l'autre antibiotique polymyxine utilisé thérapeutiquement, la polymyxine E.
Edwards dit qu'il pourrait être possible de cibler les bactéries dormantes en donnant aux gens des sucres, mais il y a des dangers pour réveiller ces agents pathogènes de leur état de sommeil. «Vous ne voulez pas nécessairement que les bactéries sur un site d'infection commencent à se multiplier rapidement parce que cela a ses propres inconvénients», dit-il. Au lieu de cela, ajoute-t-il, il pourrait être possible de combiner différents médicaments pour contourner l'état d'hibernation sans réveiller les bactéries.
