Par définition, les antibiotiques tuent les bactéries. Néanmoins, Des chercheurs de la TU Delft ont réussi à concevoir des bactéries pour produire des quantités prometteuses d'un simple antibiotique carbapénème. Les antibiotiques carbapénèmes sont efficaces contre de nombreuses bactéries et ne sont généralement utilisés que lorsque les autres antibiotiques échouent. Ils ne sont actuellement produits que synthétiquement – ​​un processus coûteux qui conduit également à des déchets chimiques. Cette recherche suggère qu'en utilisant des bactéries comme « usines vivantes, " Les carbapénèmes pourraient également être produits biologiquement.

Les antibiotiques sont partout autour de nous. Si vous déterrez une poignée de terre dans un jardin au hasard, il est susceptible de contenir un antibiotique encore inconnu. Les microbes produisent naturellement de petites quantités de composés tueurs de bactéries afin de se protéger contre d'autres microbes. Malheureusement, nous sommes incapables de produire la plupart des antibiotiques que l'on peut trouver dans la nature, par exemple parce que les organismes qui les produisent ne se développeront pas en laboratoire ou dans un fermenteur.

Résistance croissante

Maintenant, bon nombre de nos antibiotiques actuels sont de moins en moins efficaces. Les bactéries résistantes à de nombreuses familles d'antibiotiques se propagent rapidement. Les carbapénèmes sont l'un des antibiotiques efficaces de dernier recours. « Ces antibiotiques perturbent la formation de la paroi cellulaire, provoquant finalement l'explosion des bactéries, " explique la chercheuse Helena Shomar, qui a mené le projet.

Cependant, les carbapénèmes ont aussi leurs inconvénients. Par exemple, ils ne peuvent pas être produits par fermentation microbienne, mais uniquement via la chimie de synthèse. Par conséquent, les carbapénèmes sont chers, et le développement de nouvelles variantes est limité. « La production synthétique de carbapénèmes est également mauvaise pour l'environnement, car vous vous retrouvez avec des déchets chimiques à la fin du processus, " ajoute le chef de groupe Greg Bokinsky.

Usines microbiennes

Les chercheurs de Delft ont conçu une solution contre-intuitive à ces problèmes. Ils ont conçu des bactéries E. coli pour produire Car, un antibiotique carbapénème relativement simple. "Faire cela, nous avons emprunté les quelques gènes connus pour être responsables de la production de Car à une autre bactérie appelée P. carotovorum, " dit Shomar. "Nous avons ensuite introduit ces gènes dans E. coli."

L'introduction des gènes Car dans E. coli a permis aux bactéries de produire l'antibiotique, mais seulement en petites quantités. Shomar :« Pour prouver que cette approche pourrait à terme permettre la production de masse de carbapénèmes, nous avions besoin de notre E. coli pour en générer plus. "

Deux étapes supplémentaires ont été nécessaires pour augmenter la production. Le goulot d'étranglement le plus important était une enzyme inefficace. Les chercheurs ont introduit un gène supplémentaire dans E. coli pour produire une protéine qui aide cette enzyme à devenir plus active.

Une autre limitation était les effets toxiques de l'antibiotique sur les bactéries E. coli modifiées. Ils ont produit tellement de voitures que la population a commencé à mourir très rapidement. Pour retarder au maximum la mort des microbes, les chercheurs les ont rendus artificiellement persistants. "Les bactéries persistantes ne se développent pas, ce qui leur permet de survivre plus longtemps en présence de ces antibiotiques, " explique Shomar. La technique a maintenu les bactéries productives un peu plus longtemps, leur permettant de générer plus de voitures.

Les E. coli modifiés sont une preuve de concept. "Même si l'idée semble contre-intuitive, nos recherches suggèrent qu'E. coli a le potentiel de produire des carbapénèmes, " dit Shomar.

La quantité de carbapénème produite par l'E. coli modifié – environ 54 milligrammes par litre – est en effet prometteuse, mais pas assez pour la production de masse. "Toutefois, avec une poignée d'étapes supplémentaires, nous pourrions peut-être utiliser cette méthode pour produire des carbapénèmes plus complexes, en quantités compatibles avec la production de masse, " dit Bokinsky.

Et combien de temps faudra-t-il avant que ces mesures supplémentaires soient prises ? "Environ cinq à 10 ans serait mon estimation optimiste, " dit Bokinsky. " Mais pour que cela se produise, une équipe d'une dizaine de chercheurs travaillant en parallèle devrait y travailler à plein temps."