Une recherche de l'Université de technologie Chalmers, en Suède, montre que les bactéries résistantes peuvent retrouver leur sensibilité aux antibiotiques lorsque le traitement est associé à un matériau équipé de peptides antibactériens. L'étude, réalisée en laboratoire, montre que les antibiotiques peuvent atteindre un effet bactéricide 64 fois supérieur lorsqu'ils sont utilisés avec le matériau, dont les propriétés antibactériennes sont également considérablement améliorées par cette combinaison.
Le matériau bactéricide a été développé pour des applications médicales et est étudié par les chercheurs depuis de nombreuses années. Il a montré une forte capacité à tuer de nombreux types de bactéries, y compris celles résistantes aux antibiotiques. Le matériau est constitué d’un hydrogel spécialement conçu qui contient des peptides antibactériens, qui sont des molécules qui servent également d’éléments constitutifs des protéines.
Pour permettre l'utilisation clinique du matériau peptidique, en particulier en combinaison avec des traitements standards tels que les antibiotiques, les chercheurs ont dû s'assurer que le matériau n'avait pas d'impact négatif sur l'efficacité des antibiotiques lorsqu'il était utilisé simultanément.
L'étude a donné des résultats étonnamment positifs : les antibiotiques sont devenus plus efficaces en combinaison avec le matériau. Les chercheurs ont également découvert un effet synergique contre certaines bactéries résistantes, où les effets antibactériens du matériau peptidique et des antibiotiques étaient non seulement additifs mais considérablement améliorés lorsqu'ils étaient utilisés ensemble. Cela n’a pas été démontré auparavant.
Lorsque les particules de l’hydrogel entrent en contact étroit avec les bactéries, elles s’affaiblissent et deviennent plus sensibles au traitement antibiotique. Dans certains cas, les antibiotiques sont redevenus efficaces contre des bactéries auparavant résistantes. »
Annija Stepulane, doctorante en chimie appliquée à Chalmers et première auteure de l'article scientifique
Sommaire
Les bactéries résistantes ont retrouvé leur sensibilité
Le matériel peptidique a été testé sur des cultures bactériennes, en association avec deux antibiotiques différents : l'oxacilline et la vancomycine. Les bactéries incluses dans les expériences étaient deux types de staphylocoques (S. aureus), dont l’une est une souche résistante à plusieurs antibiotiques (SARM).
L’effet le plus puissant observé dans l’étude concernait le SARM, en particulier lorsque le matériau était associé à l’oxacilline – un antibiotique auquel les bactéries sont normalement résistantes. L’association a réduit la concentration efficace d’oxacilline de 64 fois par rapport à l’utilisation de l’antibiotique seul. Par conséquent, la concentration d’oxacilline est tombée en dessous du seuil auquel les bactéries sont classées comme résistantes au médicament.
Avec la vancomycine, la concentration efficace était également abaissée lorsque le médicament était combiné à l’hydrogel, bien que cet effet soit additif plutôt que synergique.
Traitement stable et actif dans le temps
Les chercheurs ont déjà tenté de combiner des peptides antimicrobiens avec des antibiotiques, mais jusqu’à présent uniquement avec des peptides en solution. Sous cette forme, les peptides sont très sensibles et perdent de leur efficacité lorsqu’ils sont exposés à des fluides corporels tels que le sang. Cependant, lorsque les peptides sont attachés à un hydrogel, ils deviennent nettement plus stables et peuvent être actifs pendant une période plus longue.
Les chercheurs de Chalmers ont déjà mesuré une activité bactéricide durant plusieurs jours avec l’hydrogel, contre quelques heures avec des peptides en solution. Ils voient de nombreux avantages à cette formulation.
« Le matériau à base de peptide peut être appliqué localement, sur une partie limitée du corps, de sorte que l'ensemble du corps ne soit pas affecté. Le matériau est non toxique et ne provoque aucun effet secondaire indésirable », explique Martin Andersson, responsable de la recherche. et professeur de chimie appliquée à Chalmers.
Peut freiner les infections et réduire le risque de complications
L'hydrogel, qui peut également être formulé sous forme de particules dans un spray, peut augmenter la sécurité et l'efficacité d'un traitement antibiotique reçu par le patient. Une application potentielle de cette découverte concerne le traitement des plaies.
« Souvent, lorsque vous commencez le traitement, vous ne savez pas si les bactéries qui ont provoqué une infection de la plaie sont résistantes à un certain antibiotique. L'application simultanée du matériau peptidique sur la plaie augmente la probabilité que l'antibiotique soit efficace contre les bactéries. Vous pouvez alors guérir l'infection sans avoir à utiliser d'autres types d'antibiotiques », explique Martin Andersson.
Étant donné que le matériau peptidique n’a qu’un impact positif sur le processus de cicatrisation, les chercheurs voient également de grands avantages à l’utiliser comme traitement standard pour prévenir les infections des plaies.
« Le matériau pourrait être utilisé dans des établissements de soins de santé, par exemple après des interventions chirurgicales – une possibilité déjà disponible pour les soins vétérinaires dans certains pays – et à domicile. Il pourrait fonctionner comme un pansement ordinaire, en particulier pour les personnes préoccupées par les infections. Cela peut être particulièrement intéressant dans les zones à forte prévalence d'infections résistantes, comme dans certaines régions d'Afrique et d'Asie, où une prudence particulière est requise en cas de blessures », explique Martin Andersson.
En savoir plus : les résultats de la recherche et le matériel peptidique
Les peptides antimicrobiens existent naturellement dans notre corps et leurs fortes propriétés bactéricides sont connues depuis longtemps. Les cellules bactériennes meurent parce que les peptides endommagent leurs membranes cellulaires, principalement par une interaction entre les charges positives des peptides et les charges négatives des membranes bactériennes.
Des effets synergiques entre les peptides et les antibiotiques ont déjà été démontrés, mais uniquement avec des peptides libres en solution, avec lesquels il est difficile de travailler en clinique car ils se décomposent rapidement. L'étude actuelle est la première à montrer l'efficacité des peptides liés à un matériau, ce qui les rend suffisamment stables pour une application clinique.
Les chercheurs de Chalmers ont déjà montré que 99,99 pour cent des bactéries cutanées sont tuées par le matériau et que l'efficacité bactéricide est active pendant plus de deux jours. Cela permet d'utiliser le matériau dans de nombreux produits différents, tels que des matériaux de soin des plaies et des revêtements sur des dispositifs médicaux utilisés dans le corps.
Les chercheurs ont des théories sur les causes de l’effet synergique avec les antibiotiques, mais les mécanismes moléculaires restent à explorer.
En savoir plus : recherche et développement de produits
La recherche sur le matériau antibactérien est menée en étroite collaboration avec la société dérivée Amferia, qui travaille à commercialiser les résultats de l'Université de technologie Chalmers.
Cet automne, un pansement pour le soin des plaies à base d'hydrogel est lancé dans huit pays européens différents, destiné à un usage vétérinaire. Une demande d'approbation pour un pansement destiné au traitement des plaies pour humains a été soumise pour le marché américain, et les chercheurs prévoient qu'il y sera disponible d'ici un an. L'introduction sur le marché européen prendra un peu plus de temps en raison de réglementations différentes.
Le papier Efficacité antibactérienne des particules d'hydrogel antimicrobiennes fonctionnalisées par des peptides associées à des antibiotiques vancomycine et oxacilline a été publié dans la revue scientifique International Journal de pharmacie. L'étude a été menée par Annija Stepulane (Université de technologie Chalmers), Anand Kumar Rajasekharan (Amferia) et Martin Andersson (Université de technologie Chalmers et Amferia).
