Les particules d'ingénierie peuvent devenir des antibiotiques du futur

Il existe un besoin pressant de nouvelles approches pour lutter contre les bactéries nocives, car la menace mondiale de la résistance croissante aux médicaments semble dépasser le taux auquel nous pouvons produire de nouveaux antibiotiques pour lutter contre les infections mortelles comme la tuberculose.
L'équipe a expérimenté des phagemides conçus pour tuer E. coli et prévoit de développer une gamme plus large capable de tuer d'autres bactéries nocives.

Désormais, les chercheurs dans le domaine de la biologie synthétique ont relevé ce défi d'une manière différente. Ils ont conçu des particules appelées "phagemides" qui entrent dans les bactéries nocives ciblées et libèrent des toxines qui les tuent.

Écrire dans le journal Nano LettersL'équipe, dirigée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge, décrit comment ils ont modélisé leurs particules sur les bactériophages - des virus qui infectent et tuent les bactéries.

Contrairement aux antibiotiques à large spectre, les bactériophages ciblent des bactéries spécifiques tout en laissant intactes les bactéries amies. Ils sont utilisés depuis de nombreuses années dans divers pays, par exemple dans ceux de l'ex-Union soviétique.

Mais l'inconvénient des traitements utilisant des bactériophages est qu'ils peuvent avoir des effets secondaires néfastes, comme l'explique le chercheur principal James Collins, professeur de génie médical au MIT:

"Les bactériophages tuent les bactéries en lysant la cellule ou en la faisant éclater. Mais cela pose problème car cela peut conduire à la libération de toxines désagréables de la cellule."

Les toxines libérées lorsque les bactéries nocives éclatent peuvent provoquer une septicémie et même la mort dans certains cas, ajoute-t-il. La septicémie est l'endroit où l'infection provoque une saturation du système immunitaire, ce qui déclenche une inflammation généralisée, un gonflement et une coagulation sanguine.

Les phagemides infectent des bactéries ciblées avec des plasmides modifiés

Dans des travaux antérieurs, l’équipe avait déjà mis au point des bactériophages libérant des protéines qui amélioraient l’efficacité des antibiotiques sans faire éclater les cellules bactériennes.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont mis au point une particule qui fonctionne de manière similaire - elle cible et tue des bactéries spécifiques, sans provoquer l'éclatement des cellules et la libération de leurs toxines.

Ils appellent les particules "phagemides" car elles infectent les bactéries cibles avec des plasmides - de petites molécules d'ADN capables de se copier à l'intérieur des cellules.

En utilisant la biologie synthétique, l'équipe a conçu les plasmides pour exprimer des protéines et des peptides - des acides aminés à chaîne courte - qui sont toxiques pour la cellule hôte bactérienne. Les toxines sont conçues pour perturber les processus cellulaires clés tels que la réplication, avec pour effet que la cellule bactérienne meurt sans éclater.

L'équipe a systématiquement testé une variété de peptides et de toxines et a montré comment, lorsqu'ils sont combinés dans les phagemides, ils détruisent la grande majorité des cellules bactériennes au sein d'une culture.

La méthode qu'ils ont développée est très ciblée: elle ne s'attaque qu'à certaines espèces de bactéries, ce qui signifie que vous pouvez l'utiliser pour traiter une infection sans nuire au reste du microbiome, explique le professeur Collins.

Résistance susceptible de se développer plus lentement

Les chercheurs affirment que l'exposition aux phagemides ne semble pas avoir provoqué de résistance significative de la part des bactéries, suggérant que plusieurs séries de phagemides pourraient être administrées pour obtenir un traitement plus efficace.

Le professeur Collins dit qu'il s'attend à ce que la bactérie devienne éventuellement résistante, mais probablement beaucoup plus lentement qu'après une utilisation répétée de bactériophages.

Il considère que les phagemides sont utilisés parallèlement aux outils de diagnostic rapide, actuellement en développement, qui permettraient aux médecins de traiter des infections spécifiques et explique:

"Vous devez d'abord effectuer un test de diagnostic rapide pour identifier les bactéries dont votre patient dispose, puis administrer le phagemide approprié pour tuer l'agent pathogène."

L’équipe a expérimenté des phagemides conçus pour tuer Escherichia coli et prévoit maintenant de développer une gamme plus large qui peut tuer des agents pathogènes comme Clostridium difficile et Vibrio cholérea - la bactérie responsable du choléra.

Alfonso Jaramillo, professeur de biologie synthétique à l’Université de Warwick au Royaume-Uni - qui n’a pas participé à la recherche - affirme que les chercheurs ont mis au point une thérapie par phage améliorée qui pourrait devenir l’antibiotique du futur.

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