Les antibiotiques agissent normalement de concert avec le système immunitaire d'un organisme pour éliminer une infection. Cependant, les médicaments peuvent avoir de larges effets secondaires, y compris éliminer les « bonnes » bactéries au cours de la lutte contre un agent pathogène. Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Broad Institute du MIT et de Harvard, MIT, et le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering a montré que les antibiotiques peuvent également réduire la capacité des cellules immunitaires de la souris à tuer les bactéries, et que les modifications de l'environnement biochimique directement provoquées par le traitement peuvent protéger l'agent pathogène bactérien. L'ouvrage a été publié aujourd'hui dans Hôte cellulaire et microbe .

« Les antibiotiques interagissent avec les cellules, en particulier les cellules immunitaires, d'une manière à laquelle nous ne nous attendions pas, " a déclaré le co-premier auteur Jason Yang, chercheur postdoctoral au Broad Institute et au MIT. "Et le contexte biochimique, altéré par les antibiotiques et les cellules des tissus environnants, est important lorsque vous essayez de prédire comment un médicament pourrait agir chez différentes personnes ou dans différentes infections. »

Face à la menace croissante de la résistance aux antibiotiques, comprendre la myriade d'impacts des antibiotiques est également un objectif essentiel pour les chercheurs et les cliniciens qui élaborent de meilleurs traitements. L'auteur principal James Collins, membre de l'institut Broad, professeur au MIT, et membre principal du corps professoral du Wyss Institute - et son laboratoire ont déjà montré que plusieurs types d'antibiotiques peuvent endommager les mitochondries chez la souris et dans les cellules épithéliales humaines, et que la sensibilité bactérienne aux médicaments peut être affectée par de petites molécules, appelés métabolites, libérés par les cellules comme intermédiaires de leurs réactions métaboliques.

Yang et ses collègues soupçonnaient que le traitement antibiotique pourrait altérer davantage le microenvironnement de l'infection d'une manière qui aurait un impact sur les bactéries et les cellules immunitaires. Enquêter, l'équipe a traité des souris infectées par la bactérie Escherichia coli avec un antibiotique couramment utilisé appelé ciprofloxacine, administrés dans l'eau de boisson des animaux à des concentrations par rapport à ce qu'un humain recevrait, et quantifié les changements biochimiques.

Les chercheurs ont découvert que le traitement antibiotique provoquait des changements systémiques dans les métabolites, et non en influençant le microbiome, mais en agissant directement sur les tissus de la souris. Après une enquête plus approfondie, l'équipe a déterminé que les métabolites libérés par les cellules de souris rendaient E. coli plus résistant à la ciprofloxacine. L'exposition aux antibiotiques a également altéré la fonction immunitaire en inhibant l'activité respiratoire des cellules immunitaires :les macrophages traités avec la ciprofloxacine étaient moins capables d'engloutir et de tuer les bactéries E. coli.

"Vous supposez généralement que les antibiotiques auront un impact significatif sur les cellules bactériennes, et pourtant ici, ils semblent déclencher des réponses dans les cellules de mammifères, " a déclaré Collins. "Les médicaments produisent des changements qui sont en fait contre-productifs pour l'effort de traitement. Ils réduisent la sensibilité bactérienne aux antibiotiques, et les médicaments eux-mêmes réduisent le bénéfice fonctionnel des cellules immunitaires. »

Les résultats mettent en évidence le potentiel des antibiotiques à moduler le système immunitaire, et révèlent l'importance du microenvironnement métabolique dans la résolution d'une infection. « Certains aspects de ce travail indiquent que la diversité biochimique pourrait être un moteur de différents résultats de traitement de la toxicomanie, " a déclaré Yang. " Si nous avons une meilleure compréhension des effets spécifiques que les antibiotiques peuvent avoir sur différentes cellules, cela peut nous aider à prendre des décisions sur la façon de mieux traiter l'infection."

L'application des résultats à la santé humaine nécessitera davantage de travail de suivi. "Nous devons faire des études animales supplémentaires dans un plus large éventail de conditions avec un plus large éventail d'antibiotiques, et potentiellement mesurer les métabolites chez les patients humains sous traitement, pour voir ce qui pourrait se passer d'autre, " dit Collins.