Les antibiotiques peuvent sauver la vie des personnes souffrant d'infections bactériennes graves telles que la pneumonie et la méningite. Les médicaments sont mortels pour les bactéries, mais certaines bactéries ripostent en développant une résistance aux antibiotiques, et quelques-uns non seulement résistent à l'assaut, mais transformer les drogues mortelles en nourriture.

Les scientifiques ont peu compris comment les bactéries parviennent à consommer des antibiotiques en toute sécurité, mais une nouvelle recherche de la Washington University School of Medicine à St. Louis éclaire les étapes clés du processus.

Les résultats, publié le 30 avril dans Nature Chimie Biologie , pourrait conduire à de nouvelles façons d'éliminer les antibiotiques de la terre et de l'eau, les chercheurs ont dit. La contamination environnementale par les antibiotiques favorise la résistance aux médicaments et sape notre capacité à traiter les infections bactériennes.

"Il y a dix ans, nous sommes tombés sur le fait que les bactéries peuvent manger des antibiotiques, et tout le monde en a été choqué, " a déclaré l'auteur principal Gautam Dantas, Doctorat, professeur agrégé de pathologie et d'immunologie, de microbiologie moléculaire, et du génie biomédical. "Mais maintenant, ça commence à avoir du sens. C'est juste du carbone, et partout où il y a du carbone, quelqu'un saura comment le manger. Maintenant que nous comprenons comment ces bactéries le font, nous pouvons commencer à réfléchir à des moyens d'utiliser cette capacité pour nous débarrasser des antibiotiques là où ils causent des dommages."

La résistance aux médicaments est un problème grave et qui s'aggrave qui menace de ramener les soins médicaux à une époque où les antibiotiques n'étaient pas encore découverts et où les maladies infectieuses étaient la première cause de décès dans le monde.

Les pratiques industrielles et agricoles modernes accélèrent la montée de la résistance aux antibiotiques en saturant l'environnement de médicaments actifs. En Inde et en Chine, qui produisent ensemble la grande majorité des antibiotiques dans le monde, les usines pharmaceutiques déversent parfois des déchets chargés d'antibiotiques dans les cours d'eau locaux. Aux Etats-Unis, certains agriculteurs ajoutent des antibiotiques à leur alimentation animale pour aider leur bétail à grandir, qui produit des déchets chargés de médicaments.

Les bactéries partagent facilement le matériel génétique. Ainsi, lorsque les antibiotiques s'infiltrent dans l'eau et le sol, les bactéries résidentes réagissent en diffusant des gènes de résistance aux antibiotiques dans la communauté.

Dantas, chercheur postdoctoral et premier auteur Terence Crofts, Doctorat, et ses collègues voulaient comprendre comment certaines bactéries environnementales résistent non seulement aux antibiotiques, mais se nourrir d'eux. Ils ont étudié quatre espèces de bactéries du sol lointainement apparentées qui s'épanouissent toutes avec un régime de pénicilline seule. La pénicilline a été le premier antibiotique découvert, mais il est tombé en disgrâce à cause de la résistance. D'autres membres de la famille des pénicillines tels que l'amoxicilline et l'ampicilline sont toujours efficaces et largement prescrits pour traiter les infections bactériennes.

Les chercheurs ont découvert trois ensembles distincts de gènes qui sont devenus actifs pendant que les bactéries mangeaient de la pénicilline mais inactifs pendant que les bactéries mangeaient du sucre. Les trois ensembles de gènes correspondent aux trois étapes que les bactéries franchissent pour transformer un composé mortel en un repas.

Toutes les bactéries commencent par neutraliser la partie dangereuse de l'antibiotique. Une fois la toxine désarmée, ils coupent une portion savoureuse et la mangent.

Comprendre les étapes impliquées dans la conversion d'un antibiotique en nourriture pourrait aider les chercheurs à concevoir des bactéries pour nettoyer les sols et les cours d'eau contaminés par des médicaments et ainsi ralentir la propagation de la résistance aux médicaments. Les bactéries du sol qui mangent naturellement des antibiotiques sont capricieuses et difficiles à travailler. Mais une espèce plus maniable telle que E. coli pourrait potentiellement être conçue pour se nourrir d'antibiotiques dans des terres ou des eaux polluées.

Crofts et Dantas ont montré qu'ils pouvaient donner à E. coli la capacité de survivre et de prospérer grâce à la pénicilline. La bactérie a normalement besoin de sucre, mais avec quelques modifications génétiques et l'ajout d'une protéine clé, il a prospéré sur un régime sans sucre de pénicilline.

"Avec un peu d'ingénierie intelligente, nous pouvons peut-être modifier les bactéries pour décomposer les antibiotiques dans l'environnement, " a déclaré Croft.

Un tel projet de bio-ingénierie devrait inclure un plan pour accélérer le processus de consommation d'antibiotiques. La façon dont les bactéries du sol éliminent naturellement les antibiotiques de l'environnement est efficace mais lente. Ils ne pouvaient pas gérer les quantités d'antibiotiques à proximité des usines pharmaceutiques et dans les stations d'épuration.

« Vous ne pouvez pas simplement arroser un champ de ces bactéries du sol aujourd'hui et vous attendre à ce qu'elles nettoient tout, " dit Dantas. " Mais maintenant nous savons comment ils font. Il est beaucoup plus facile d'améliorer quelque chose que vous possédez déjà que d'essayer de concevoir un système à partir de zéro."