Les Polymyxines Transforment Les Membranes Cellulaires En Cristaux Cassables
Pour éliminer les bactéries résistantes aux médicaments, les antibiotiques ‘‘de dernier recours’’ empruntent une méthode du livre de jeu de Medusa : la pétrification.
De nouvelles images au microscope à haute résolution montrent qu’une classe d’antibiotiques appelés polymyxines cristallise les membranes cellulaires des bactéries. Les cristaux en forme de nid d’abeilles qui se forment transforment les peaux normalement souples des molécules de graisse des micro-organismes en fines feuilles cassantes, rapportent les chercheurs le 21 octobre dans Nature Communications. Les bactéries périssent lorsque les membranes pétrifiées se brisent.
La découverte a été un choc total, affirme Sebastian Hiller, biologiste structurel à l’Université de Bâle en Suisse.
Hiller, Selen Manioğlu (biophysicien) et leurs collègues avaient utilisé les antibiotiques comme contrôle pour une expérience différente. Lorsque les scientifiques ont allumé leurs microscopes, “nous avons vu ces gaufres”, dit Hiller. “J’ai vite reconnu, wow, ça doit être quelque chose d’unique.”.
Les antibiotiques à base de polymyxine comme la colistine ont été découverts dans les années 1940, et sont maintenant utilisés comme une puissante défense de dernier recours contre les bactéries qui ont développé une résistance à la plupart des autres médicaments. Les chercheurs ont déjà reconnu que les polymyxines, d’une certaine manière, interfèrent avec les membranes cellulaires bactériennes. Personne n’avait imaginé un scénario comme les ‘‘gaufres’’ découvertes par le groupe.
Dans la nouvelle recherche, Hiller et ses collègues ont soumis des morceaux de la membrane cellulaire d’Escherichia coli à différentes concentrations de colistine. L’imagerie par microscopie à force atomique a révélé que des cristaux se sont développés aux concentrations minimales nécessaires pour éliminer les bactéries. Les deformations résistantes à la colistine soumises au médicament n’ont pas développé de cristaux.
Les résultats suggèrent que les polymyxines agissent en organisant la membrane cellulaire en une structure cristalline qui la rend cassante et vulnérable. “C’est quelque chose qui n’a même pas été supposé jusqu’à présent”, déclare Markus Weingarth, biochimiste à l’Université d’Utrecht aux Pays-Bas. Ce dernier n’a pas été directement impliqué dans les travaux. ‘‘C’est une étude extrêmement cruciale. Je dirais même qu’il s’agit d’une innovation’’.
La manière dont les polymyxines cristallisent spécifiquement les membranes cellulaires n’est toujours pas claire. C’est un problème car certaines bactéries ont développé une résistance aux polymyxines et sont de plus en plus répandues (SN : 27/05/16 ; SN : 30/10/90). Avec plus de recherche comme celle-ci pour aider à montrer comment les médicaments fonctionnent, les chercheurs peuvent modifier efficacement les antibiotiques pour qu’ils soient plus efficaces, affirme Weingarth.
Hiller espère que ce premier aperçu des pouvoirs pétrifiants des polymyxines aidera les chercheurs à lutter contre la résistance aux antibiotiques.
“La compréhension de ces principes apportera absolument de nombreuses suggestions – et le potentiel de produire de nouveaux médicaments”, déclare Hiller.
Lire l’article original sur Science News.
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