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La force du nombre: Comment les biofilms ne sont-ils pas des antibiotiques?

Les bactéries sont vitales pour la survie, mais lorsqu'elles forment des communautés, elles peuvent causer de graves dégâts et constituer une menace pour notre santé.
Le dôme protecteur d'un biofilm protège les bactéries des antibiotiques.

Lorsque les bactéries se rassemblent et forment une communauté, on parle de biofilm. Trouvé sur toute la planète - des roches du désert aux surfaces des bâtiments - les biofilms font partie intégrante de la nature.

Les biofilms sont des animaux délicats car ils ont tendance à résister à toutes sortes d’efforts pour les éliminer. Ceci est une mauvaise nouvelle pour quiconque souffre d'affections telles que la fibrose kystique, la parodontite ou des plaies chroniques, car les implants médicaux et les cathéters sont des points chauds pour la formation de biofilms.

Mais pourquoi les biofilms sont-ils si persistants et que font les médecins et les scientifiques pour déjouer ces communautés microbiennes intelligentes?

Que sont les biofilms?

«Les biofilms sont l’un des modes de vie les plus répandus et les plus efficaces sur Terre», explique le professeur Hans-Curt Flemming, directeur de l’Institut de biotechnologie des interfaces de l’Université de Duisburg-Essen en Allemagne. Nature Reviews Microbiologie.

Les biofilms peuvent être constitués de populations des mêmes bactéries ou de communautés, elles-mêmes composées de nombreuses espèces différentes vivant toutes ensemble sous un dôme protecteur.

Ce dôme est composé d'une matrice de substances polymères extracellulaires (EPS), qui contient un mélange de sucres, de protéines, de graisses et de molécules d'ADN.

Tout comme les communautés humaines, les biofilms ont des domaines hautement spécialisés: certains sont responsables du recyclage des nutriments, tandis que d'autres produisent de nouveaux composants EPS ou envoient des messages d'une zone du biofilm à une autre.

Vivre ensemble dans une telle proximité permet aux bactéries de partager les ressources avec plus de succès que lorsqu'elles sont dans un état de liberté. De manière cruciale, cela leur permet d’éviter les méthodes classiques d’éradication.

Éradication évadée

Flemming décrit les biofilms comme des "forteresses" qui protègent leurs habitants. Protégées contre la déshydratation et les antibiotiques, les bactéries surmontent la tempête d’interventions qui leur sont lancées.

Fait intéressant, les antibiotiques peuvent effectivement entrer dans un biofilm dans de nombreux cas, mais l'EPS protège activement ses habitants contre ces composés, favorisant ainsi la résistance aux antibiotiques.

La résidence en biofilms offre également aux bactéries ayant des gènes résistants aux antibiotiques la possibilité de les partager facilement avec leurs voisins en utilisant un processus appelé transfert de gènes horizontal. Bien que cela se produise également dans les communautés bactériennes libres, il est nettement plus efficace dans les biofilms.

Il en résulte que la résistance aux antibiotiques se propage comme une traînée de poudre. Alors, face aux infections à biofilms, que peuvent faire les médecins?

La bataille contre les biofilms

Les biofilms constituent une menace sérieuse pour la santé, raison pour laquelle les médecins utilisent des traitements agressifs pour les combattre. Ces traitements comprennent la suppression chirurgicale de la zone infectée par un biofilm ou l'utilisation de pulvérisations d'eau à grande vitesse pour perturber physiquement le biofilm, souvent en association avec des antibiotiques.

Cependant, le professeur Hyun Koo, directeur de recherche au Centre Levy pour la santé bucco-dentaire de l’École de médecine dentaire de l’Université de Pennsylvanie à Philadelphie, explique dans un récent article que «tuer la bactérie n’élimine pas nécessairement le biofilm . "

Si la matrice EPS reste intacte, d'autres microbes opportunistes peuvent rester en attente et s'installer.

Les chercheurs espèrent perturber les biofilms en utilisant différentes approches, notamment en ciblant la formation de l'EPS ou en utilisant des enzymes pour dégrader ce maillage complexe, en perturbant la communication entre cellules et en inhibant les sources de nutriments.

Les technologies émergentes

Beaucoup pensent que la voie du traitement réside dans la prévention. Les progrès technologiques ont permis aux chercheurs de développer de nouveaux matériaux activement conçus pour empêcher les bactéries de se fixer et de former des biofilms.

Le but ultime est que ceux-ci empêchent les bactéries de coller à la surface des implants médicaux et des cathéters, en recouvrant les surfaces d'antibiotiques ou en incluant certaines caractéristiques topographiques naturellement hostiles aux bactéries.

L'un d'entre eux, le Sharklet micropattern, s'inspire de la peau de requin, naturellement résistante à la colonisation bactérienne. Constitués de bosquets disposés en losanges microscopiques, les chercheurs ont montré que les bactéries ne collent pas à ce motif aussi bien qu’à des surfaces lisses.

Bien qu'il n'y ait pas encore de traitements garantis pour nous débarrasser des biofilms, les chercheurs sont de plus en plus confrontés à la biologie complexe qui sous-tend ces communautés microbiennes. En attendant, la chasse aux moyens efficaces d’éradiquer cette menace pour notre santé se poursuit.

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