Un nouvel outil fait son apparition dans la lutte contre les maladies bactériennes résistantes aux antibiotiques. Au-delà des efforts mondiaux visant à limiter la surutilisation et l'abus d'antibiotiques, la nanomédecine trouve des moyens supplémentaires d'attaquer ces superbactéries.

Nanoparticules, un million de fois plus petit qu'un millimètre, s'avèrent stables, facile à administrer et facilement incorporé dans les cellules.

Dans des travaux récents, un groupe de chercheurs de l'Université du Colorado, dont je suis membre, a utilisé des points quantiques à l'échelle nanométrique – de minuscules particules semi-conductrices dotées de propriétés spécifiques d'absorption de la lumière – pour tuer les superbactéries résistantes aux médicaments sans endommager les tissus sains environnants.

Une fois introduit dans le corps, les points quantiques ne font rien jusqu'à ce qu'ils soient activés en les éclairant. Toute source lumineuse visible (une lampe, la lumière de la pièce ou même la lumière du soleil) peuvent être utilisés pour cela. Jusqu'à présent, nos recherches se sont concentrées sur les infections topiques de la peau; plus profondément à l'intérieur du corps, des lumières plus vives ou plus de nanoparticules peuvent être nécessaires.

Lorsqu'il est activé par la lumière, les points quantiques commencent à générer des électrons qui se fixent à l'oxygène dissous dans les cellules, créant des ions radicaux. Ces ions interrompent les réactions biochimiques dont dépendent les cellules pour la communication et les fonctions vitales de base. De cette façon, nous pouvons cibler et tuer des cellules bactériennes très spécifiques qui causent des maladies.

La menace des superbactéries

Les antibiotiques ne sont pas seulement utilisés pour traiter les infections bactériennes actives; ils sont également systématiquement administrés aux patients opérés, et les personnes dont le système immunitaire est affaibli par des maladies comme le VIH et le cancer.

Les bactéries résistantes à plus d'un antibiotique - ou "superbactéries, " comme on les appelle communément - infectent plus de 2 millions d'Américains par an, et tuez 23, 000 d'entre eux. Globalement, ils en tuent plus de 700, 000 personnes chaque année.

Les projections d'un groupe de recherche du gouvernement du Royaume-Uni suggèrent que si elles ne sont pas contrôlées, les superbactéries pourraient tuer plus de 10 millions de personnes chaque année d'ici 2050. Cela dépasserait de loin toutes les autres principales causes de décès - y compris le diabète, cancer, diarrhée et accidents de la route. Le coût économique est estimé à 100 000 milliards de dollars d'ici 2050.

Se concentrer sur une cible

Il existe d'autres médicaments à l'échelle nanométrique pour lutter contre les bactéries infectieuses. Lorsqu'il est exposé à la lumière, ils chauffent, tuant toutes les cellules autour d'eux - pas seulement celles qui causent la maladie. Ils nécessitent donc des outils spéciaux tels que des protéines ou des anticorps qui collent sélectivement aux types cellulaires souhaités, pour les livrer à des endroits bien précis. Cela nécessite à son tour la capacité d'identifier avec précision les cellules cibles.

Notre méthode est une amélioration car elle permet un ciblage plus spécifique des cellules à traiter. Les points quantiques de différentes tailles et propriétés électriques peuvent aider à créer différents ions perturbateurs. Cela peut permettre aux médecins de choisir des perturbateurs pour tuer les bactéries envahissantes sans endommager les tissus sains à proximité.

Les points quantiques activés perturbent l'équilibre des processus chimiques, appelé « réduction-oxydation » ou « redox » en abrégé, dans les bactéries pathogènes afin de les tuer.

En utilisant cette méthode et seulement une ampoule normale, nous avons pu éliminer un large éventail de bactéries résistantes aux antibiotiques. Les bactéries nous ont été fournies sous la forme d'échantillons cliniques réels de la faculté de médecine de l'Université du Colorado. Ils comprenaient certaines des infections résistantes aux médicaments les plus dangereuses :résistantes à la méthicilline Staphylococcus aureus ; producteur de -lactamase à spectre étendu Klebsiella pneumoniae et Salmonelle typhimurium ; multirésistant aux médicaments Escherichia coli ; et résistant aux carbapénèmes Escherichia coli .

Nous avons également pu fabriquer des nanoparticules avec différentes réactions à la lumière, y compris l'absence de réponse ou même l'amélioration de la reproduction cellulaire. L'augmentation de la croissance des superbactéries n'est pas souhaitable, mais cette découverte peut nous permettre d'encourager la croissance de bactéries utiles, comme dans les bioréacteurs, qui peuvent aider à la fabrication de biocarburants et d'antibiotiques.

Passer aux prochaines étapes

Jusqu'à présent, notre travail s'est déroulé dans des tubes à essai dans des laboratoires contrôlés; notre prochaine étape est d'étudier cette technique chez l'animal. En cas de succès, cette technologie pourrait stimuler la lutte contre les bactéries multirésistantes à court terme et à long terme.

Cela pourrait, par exemple, stimuler la création d'une nouvelle classe de médicaments activés par la lumière, conduire au développement de tissus spéciaux avec des lumières LED pour la photothérapie, et constituent même la base de surfaces auto-désinfectantes et d'équipements médicaux.

Et tandis que les bactéries continueront d'évoluer pour rechercher la survie, notre capacité à contrôler la réaction spécifique des points quantiques une fois activés pourrait nous permettre d'avancer plus rapidement dans ce combat où la défaite n'est pas une option.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.