Une nouvelle arme contre la résistance aux antibiotiques
Une nouvelle classe de molécules motorisées qui tuent des bactéries spécifiques, semble prometteuse pour endiguer la menace que représente la résistance aux antibiotiques pour la santé humaine.
Des molécules appelées HTI
Des scientifiques de l’université de Rice ont dirigé une équipe qui a mis au point des molécules d’hemithioindigo (HTI) activées par la lumière, qui détruisent les bactéries à Gram positif et les biofilms qu’elles forment.
Ces molécules le font en augmentant la génération locale d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), qui attaquent chimiquement et détruisent les cellules résistantes aux médicaments. Ces nouvelles molécules sont différentes et complémentaires à d’autres molécules créées à Rice qui sont également activées par la lumière mais qui percent les membranes cellulaires des bactéries pour les tuer.
Comme les foreuses basées sur les travaux de Bernard Feringa, lauréat du prix Nobel, les molécules à base de HTI sont activées par la lumière visible plutôt que par les rayons ultraviolets nocifs. Ces deux molécules sont des produits du chimiste James Tour et de ses collègues. Ana Santos, et Alexis van Venrooy, actuellement chercheur principal chez Genesis Therapeutics à San Diego.
Les HTI sont constituées de deux moitiés
Les machines moléculaires à base de HTI sont constituées de deux moitiés : une unité de thioindigo liée à un carbocycle via une double liaison carbone centrale. Lorsqu’elle est déclenchée par la lumière visible, la molécule subit un changement de conformation qui se traduit soit par un mouvement de 360 degrés semblable à celui d’une foreuse, soit par un passage entre deux conformations, comme un interrupteur « marche/arrêt », selon la conception moléculaire.
Au cours de ce processus, les HTI activées réagissent avec la cellule bactérienne et l’oxygène moléculaire, transférant des électrons pour produire des ROS qui frappent les cellules cibles. « Ces produits ne tuent pas les cellules en déchirant mécaniquement les membranes comme le font les produits précédents », a déclaré M. Tour. « Ils induisent une perturbation suffisante pour que des espèces réactives de l’oxygène et des radicaux libres soient générés et finissent par tuer les cellules.
Les chercheurs ont testé plusieurs variantes de l’HTI sur sept souches de bactéries à Gram positif et ont constaté que cette molécule les tuait toutes en présence de lumière. Les HTI étaient moins efficaces sur les bactéries à Gram négatif sans doute parce que leur double membrane empêche les HTI de pénétrer dans la cellule. Mais en les perméabilisant avec une solution tampon Tris-EDTA, elles étaient plus susceptibles d’être tuées par les HTI.
Ils ont également exposé des colonies de Staphylococcus aureus avec et sans la présence de piégeurs de ROS, et ont constaté que celles avec les piégeurs réduisaient l’efficacité des molécules d’hemithioindigo. Sans les piégeurs, les ROS ont eu l’effet désiré sur les bactéries.
Les HTI peuvent tuer des souches à Gram positif en 25 minutes
Cette étude a montré que les HTI tuaient également les cellules persistantes tolérantes aux antibiotiques de différentes souches Gram positif en 25 minutes seulement, plus rapidement que les antibiotiques classiques. Dans tous les cas, l’exposition répétée aux HTI n’a pas augmenté la résistance des bactéries au traitement.
Comme ce traitement est basé sur les ROS plutôt que sur une action mécanique, il ne nuit pas aux cellules des mammifères, a déclaré Santos. « Cela ouvre la voie à une nouvelle thérapie antimicrobienne qui peut cibler en toute sécurité les agents pathogènes à Gram positif, associés aux infections cutanées telles que les brûlures ».
Cette recherche a été publiée dans Advanced Science.
Source : Rice University
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