Un nouveau gel antibactérien pourrait révolutionner le traitement des infections à superbactéries

Dans un article invité exclusif pour Nouvelles médicales aujourd'hui, Dr Garry Laverty, PhD, de la School of Pharmacy de Queen's University à Belfast, en Irlande, explique comment son équipe et lui ont créé un gel peptidique qui donne des résultats prometteurs contre les infections dites super-bactériennes.
Pseudomonas aeruginosa, montré ici attaché à une surface d'implant, est l'un des nombreux microorganismes résistants.
Crédit d'image: Dr. Laverty

La résistance aux antimicrobiens est l’un des problèmes les plus pressants pour la société, entraînant au moins 700 000 décès par an dans le monde. Comme l’a souligné l’Organisation mondiale de la santé (OMS) en 2014, les préoccupations concernant l’augmentation de la résistance des micro-organismes aux traitements actuels sont de plus en plus préoccupantes.

Un rapport récent du gouvernement britannique a indiqué que, sans investissement significatif dans de nouvelles thérapies, ce total atteindrait plus de 10 millions de décès d'ici 2050, un chiffre supérieur à celui du cancer.

Les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) estiment que les bactéries résistantes aux médicaments causent 2 millions de maladies et environ 23 000 décès chaque année aux États-Unis seulement. Conscient de la grave menace qui pèse sur la société, le gouvernement des États-Unis a publié en 2015 un plan d'action national de 1,2 milliard de dollars en 2015 visant à lutter contre les bactéries résistantes aux antibiotiques.

La découverte des antimicrobiens était responsable de l’accroissement de la sécurité des interventions chirurgicales, de la promotion des soins de santé, de l’amélioration de la qualité de la vie et de l’extension de la vie. Cependant, le développement de nouveaux médicaments antimicrobiens présente un grave vide. Les infections résistantes sont responsables de taux élevés de morbidité et de mortalité, causant des souffrances considérables aux patients, à leur famille et aux soignants.

La découverte d'antimicrobiens était responsable de l'introduction de procédures chirurgicales et de l'avancement des soins de santé. Au fur et à mesure que la résistance augmente, la possibilité d'un âge où les procédures telles que les arthroplasties, les césariennes, la chimiothérapie, les implants et les greffes chirurgicales ne sont pas possibles, et les infections simples tuent.

Le problème des infections résistantes aux implants

La prévalence croissante des infections résistantes associées aux implants médicaux, tels que les arthroplasties de la hanche, les valvules cardiaques et les cathéters, est particulièrement problématique.

Non seulement ils nécessitent une insertion par une opération, ce qui augmente le risque d'infection chirurgicale, mais la surface de l'implant fournit également un environnement optimal pour la fixation d'agents pathogènes microbiens.

Les micro-organismes colonisent la surface de l'implant et s'encrassent dans une couche visqueuse protectrice appelée biofilm. Une fois formés, les micro-organismes présents dans le biofilm sont protégés contre l'élimination mécanique, la clairance immunitaire et présentent une tolérance extrêmement élevée aux antimicrobiens.

Cela rend ces infections difficiles, voire impossibles, à traiter en utilisant des agents antimicrobiens classiques. Les infections associées aux implants sont donc une source énorme d'infections hospitalières résistantes, contribuant de manière significative à la propagation de microorganismes résistants tels que: Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM), E.coli, Klebsiella pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa.

Des chercheurs de la faculté de pharmacie de l'université Queen 's de Belfast, en Irlande du Nord, conçoivent des matériaux médicaux du futur basés sur les éléments constitutifs naturels des protéines et des tissus: les peptides.

Les gels peptidiques montrent une activité prometteuse contre les superbactéries

Cette stratégie prometteuse a conduit à la mise au point d’un gel à base de peptides capable de tuer de manière sélective les superbactéries hospitalières les plus résistantes, y compris le SARM, E.coli et Pseudomonas.

Les peptides constituent les éléments constitutifs naturels des tissus humains et jouent également un rôle majeur dans notre réponse immunitaire contre l'infection. Par conséquent, ils sont d'excellents candidats pour la conception de thérapies innovantes et ont certainement le potentiel de combler le vide actuel en matière de développement de médicaments antimicrobiens.

Infection par des superbactéries, y compris SARM, E.coli et Pseudomonas peut prendre diverses formes, y compris les infections de la peau et des tissus mous, et à la surface des implants médicaux - tels que les cathéters et les remplacements de la hanche.

Nos gels peptidiques montrent une activité prometteuse contre toutes les superbactéries testées et ont le potentiel de révolutionner le traitement de ces infections. Les propriétés qui déterminent la capacité d'un peptide à former un gel sont très similaires aux principes qui régissent l'activité sélective des peptides antimicrobiens contre l'infection. Notre objectif ultime est d'avoir une plate-forme qui réponde au développement des infections, ciblant de manière sélective les agents pathogènes les plus résistants et assurant une protection à long terme sur des surfaces telles que les dispositifs médicaux implantés.

Une grande partie de notre travail a été menée en collaboration avec le groupe mondial des nanomatériaux (le groupe Xu) de la faculté de chimie de l’université Brandeis de Waltham, MA. Garry a passé un stage de recherche en 2013. Au sein de Brandeis, Garry a pu en apprendre davantage sur la façon dont ces blocs de construction formaient des gels de type tissu.

La chimie derrière leur capacité à former des gels qui imitent les tissus humains et les infections cibles est en soi passionnante, mais le véritable défi sur lequel se concentre notre groupe exploite leur potentiel en tant que prochaine génération de thérapies au bénéfice des patients du monde entier.

Nous avons réussi à produire une série de séquences peptidiques très courtes, plus faciles à synthétiser et plus rentables, en comparaison avec des protéines et des peptides plus grands utilisés dans le cadre de la recherche biomédicale.Ils sont plus attrayants pour l’industrie pharmaceutique car il est moins coûteux d’intensifier leur fabrication et, par conséquent, ils ont plus de chances d’être traduits cliniquement au profit des patients.

Notre groupe de recherche à l'Université Queen's de Belfast élargit le champ d'application de ses molécules afin d'inclure des plateformes pour les médicaments difficiles à livrer, l'ingénierie tissulaire, la cicatrisation, les anti-inflammatoires et les thérapies anticancéreuses dans l'espoir de nouvelles avancées.

Nos molécules présentent de nombreux avantages par rapport aux matériaux synthétiques actuels utilisés dans les soins de santé. Les peptides possèdent une grande polyvalence chimique. Cela est prouvé par la manière dont ils sont exploités dans la nature. Ils peuvent être utilisés pour créer des matériaux avec des fonctionnalités très spécifiques et avec le potentiel d'attacher une variété de molécules, y compris des médicaments. De cette manière, nous concevons et créons des nanomatériaux biofonctionnels.

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Les experts ont expliqué lors d'une conférence sur le dopage organisée par la Fondation Arne Ljungqvist que le dopage - en utilisant des médicaments ou des produits sanguins pour améliorer les performances sportives - est devenu un problème de santé publique et pas seulement sportif. Le Dr Timothy Armstrong, qui travaille à l'OMS (Organisation mondiale de la santé), a expliqué qu'environ 3% des lycéens d'Amérique prennent régulièrement des hormones de croissance ou des stéroïdes.

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