En cas d’empoisonnement du sang, les bactéries présentes dans le sang doivent être identifiées le plus rapidement possible afin qu’un traitement salvateur puisse être initié. Des chercheurs de l’Empa ont maintenant développé des «capteurs de septicémie» avec des nanoparticules magnétiques qui détectent les pathogènes bactériens en peu de temps et identifient les candidats appropriés pour les thérapies antibiotiques.
Pour Qun Ren, chaque minute compte. La chercheuse de l’Empa et son équipe développent actuellement une procédure de diagnostic qui peut détecter rapidement une intoxication sanguine potentiellement mortelle causée par la bactérie staphylocoque. En effet, la septicémie staphylococcique est mortelle dans jusqu’à 40 % des cas. Une infection par la bactérie sphérique peut avoir commencé comme une maladie cutanée locale ou une pneumonie. Une fois que les staphylocoques ont essaimé dans la circulation sanguine au cours de la septicémie, des complications graves peuvent survenir. Dans de telles situations, les agents pathogènes doivent être identifiés le plus rapidement possible et les antibiotiques appropriés sélectionnés pour le traitement. Ceci est particulièrement crucial pour les chances de survie des personnes touchées, car Staphylococcus aureus les souches peuvent être insensibles à divers antibiotiques (voir encadré). « Si les bactéries d’un échantillon de sang doivent d’abord être cultivées pour une procédure de diagnostic, un temps précieux est perdu », explique Qun Ren, chef de groupe du laboratoire Biointerfaces de l’Empa à Saint-Gall. Qun Ren et son collègue Fei Pan ont donc cherché avec des chercheurs de l’ETH Zurich un moyen de contourner la longue étape intermédiaire.
Pêché dans le sang
L’équipe a développé une méthode utilisant des nanoparticules magnétiques capables de se lier aux staphylocoques. Les bactéries peuvent ainsi être spécifiquement détectées via un champ magnétique. Dans une étape suivante, la sensibilité aux antibiotiques est analysée à l’aide d’une méthode de chimiluminescence. Si des bactéries résistantes se trouvent dans le tube à essai, l’échantillon émet de la lumière. Si, par contre, les germes peuvent être tués avec des antibiotiques, le réacteur reste sombre.
Au total, le test de septicémie prend environ trois heures – contre plusieurs jours pour une culture classique de cultures bactériennes. »
Casserole Fei
Lueur dangereuse
Un autre représentant désagréable du règne bactérien est Pseudomonas aeruginosa. Cette bactérie en forme de bâtonnet peut provoquer diverses maladies, dont des infections des voies urinaires, par exemple, via une sonde urinaire lors d’un séjour à l’hôpital. De telles infections peuvent ensuite se transformer en septicémie. Et ces agents pathogènes sont aussi souvent résistants à un certain nombre d’antibiotiques.
C’est là qu’intervient un autre avantage des nanoparticules magnétiques : la méthode peut être adaptée à de nombreux types de bactéries différents, comme dans un système modulaire. De cette manière, les chercheurs de l’Empa ont pu développer un « capteur de septicémie » rapide basé sur des nanoparticules magnétiques. Dans des échantillons contenant de l’urine artificielle, la méthode a identifié de manière fiable les espèces bactériennes et déterminé une éventuelle résistance aux antibiotiques via une réaction de chimiluminescence.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont évalué leur kit de nanoparticules magnétiques pour la septicémie et les infections des voies urinaires à l’aide d’échantillons de laboratoire. « Dans une prochaine étape, nous aimerions valider les tests de septicémie avec nos partenaires cliniques en évaluant des échantillons de patients », déclare Qun Ren.
Encadré : Crise mondiale des antibiotiques
Dans le monde, la baisse d’efficacité des antibiotiques cause plus d’un million de décès chaque année. Par exemple, certains staphylocoques ne peuvent plus être contrôlés avec des antibiotiques courants car ils ont développé une résistance. La proportion de pathogènes multirésistants est particulièrement préoccupante. Déjà, la résistance mondiale des agents pathogènes aux antibiotiques est décrite comme une « pandémie silencieuse ». Selon les pays, par exemple, en Europe plus de 30 % (Portugal, Italie) et environ 1 % (Scandinavie) des staphylocoques sont résistants à une large gamme d’antibiotiques. En Suisse, le nombre est actuellement de 4,7%, selon les statistiques 2021 de l’Office fédéral de la sécurité alimentaire et des affaires vétérinaires (OSAV). La bactérie Pseudomonas aeruginosa est également résistant à de nombreux antibiotiques et peut entraîner une pneumonie grave, des infections des voies urinaires et une septicémie. Par conséquent, lors du diagnostic d’une infection, la rapidité et la précision avec lesquelles un germe est identifié peuvent être critiques pour la survie des personnes infectées.
