La bactérie cutanée Staphylococcus aureus développe souvent une résistance aux antibiotiques. Il peut alors provoquer des infections difficiles à traiter.
Des chercheurs de l’Université de Bonn ont découvert une manière ingénieuse par laquelle une certaine souche de Staphylococcus aureus se protège contre l’important antibiotique vancomycine. Les résultats ont été publiés dans la revue Microbiology Spectrum.
Dans l’étude, les chercheurs ont étudié le développement d’une résistance chez une souche de Staphylococcus aureus qui est inoffensive pour l’homme. Pour cela, ils ont cultivé la souche en laboratoire dans des milieux nutritifs auxquels ils ont ajouté successivement des quantités croissantes de vancomycine. Les staphylocoques sont des bactéries à mutation rapide. La souche étudiée manque également d’un mécanisme qui répare normalement ces changements génétiques. Cela signifie qu’il acquiert particulièrement rapidement de nouvelles propriétés, dont celles associées à une plus grande tolérance à la vancomycine. En présence de l’antibiotique, seuls ces mutants survivent.
« Cela nous a donné une souche en huit semaines capable de faire face à une augmentation de plus de 100 fois de la concentration de l’antibiotique », explique le professeur Dr Gabriele Bierbaum de l’Institut de microbiologie médicale, d’immunologie et de parasitologie de l’Université. Hôpital de Bonn. Les chercheurs voulaient maintenant savoir comment la souche, avec la désignation VC40, gère cela.
Sommaire
Combinaison de protection moléculaire
Les bactéries sont des organismes unicellulaires enfermés dans une fine membrane de lipides. C’est presque aussi délicat qu’une bulle de savon et la pression interne de la cellule staphylococcique ferait éclater la membrane. La membrane est donc entourée d’une paroi cellulaire, qui enserre la bactérie comme un vêtement de protection extrêmement robuste. Cette paroi est constituée de plusieurs couches de chaînes glucidiques réticulées par des peptides, le peptidoglycane. Cela crée un tissu stable.
Les staphylocoques et autres bactéries produisent les éléments de base de ce tissu à l’intérieur de la cellule, puis les transportent à travers la membrane. L’antibiotique vancomycine les y piège et les empêche de s’incorporer à la paroi. En conséquence, les cellules meurent.
Notre souche de bactéries a une paroi beaucoup plus épaisse que les staphylocoques normaux. La paroi cellulaire contient également de nombreuses chaînes moléculaires dont les extrémités sont à peine réticulées. Ces sites non réticulés peuvent se lier à la vancomycine. »
Prof. Dr. Gabriele Bierbaum, Institut de microbiologie médicale, d’immunologie et de parasitologie, Hôpital universitaire de Bonn
La paroi cellulaire agit ainsi comme une sorte d’éponge qui absorbe l’antibiotique et l’empêche d’atteindre la membrane. Dans le même temps, la vancomycine liée obstrue les pores de cette éponge et obstrue ainsi le chemin vers la membrane.
Ciseaux dangereux : les autolysines
Mais cette stratégie a un prix : « Le mur est fragilisé en étant moins réticulé », explique Michael Hort, doctorant dans le groupe de recherche de Bierbaum. « Il est donc plus facilement détruit par certaines enzymes appelées autolysines. » Les autolysines sont nécessaires aux bactéries lors de la reproduction, par exemple : elles coupent la paroi cellulaire lors de la division cellulaire et assurent la séparation des cellules. Même au fur et à mesure que la cellule se développe, les ciseaux moléculaires continuent d’ouvrir les coutures de la combinaison de protection afin que de nouveaux patchs de peptidoglycane puissent être insérés. Les autolysines sont donc très importantes.
Cependant, ils constituent une menace pour les bactéries dont les parois cellulaires sont affaiblies. Les chercheurs ont pu montrer comment la souche staphylococcique s’en défend pour l’une des autolysines les plus importantes : S. aureus VC40 modifie un composant spécifique des parois cellulaires, les acides téichoïques de la paroi.
Ceux-ci ne jouent qu’un rôle mineur dans la réticulation normale et effectuent d’autres tâches.
La souche S. aureus VC40 lie certaines molécules de sucre aux acides teichoïques. Cela leur permet d’inhiber la liaison de l’autolysine à la paroi cellulaire. « Nous avons généré une souche fille de S. aureus VC40 qui n’incorpore pas ces molécules de sucre », explique Bierbaum. « Cela le rendait presque 20 fois plus sensible à la vancomycine. »
De nouvelles perspectives sur le développement de la résistance
Les staphylocoques peuvent être trouvés dans de nombreux endroits, y compris sur la peau de la plupart des gens. Ils y sont généralement inoffensifs. Cependant, s’ils pénètrent dans les plaies ou dans la circulation sanguine, ils peuvent provoquer des infections graves. Les souches dites de SARM (l’abréviation signifie « Staphylococcus résistant à la méthicilline
aureus ») sont souvent résistantes à plusieurs antibiotiques et sont donc difficiles à contrôler.
« Notre étude montre comment les mutations peuvent se compléter d’une manière si sophistiquée que la souche développe en conséquence une résistance prononcée », explique Gabriele Bierbaum. « De cette façon, cela augmente notre compréhension des façons dont les staphylocoques s’adaptent à leur environnement par des changements génétiques spontanés et échappent aux effets des antibiotiques. »
Institutions participantes et financement
En plus de l’Université de Bonn, l’Université de Tübingen a également participé à l’étude. L’étude a été financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).
