Pour la première fois, des scientifiques ont observé le moment où le bouclier des bactéries mortelles s’effondre sous l’attaque des antibiotiques, dans une scène impressionnante ressemblant à une bataille miniature au niveau atomique.

Une équipe de recherche de l’University College London (UCL) et de l’Imperial College London a réussi à dévoiler les secrets d’un groupe puissant d’antibiotiques appelés polymyxines — utilisés en dernier recours contre les infections résistantes aux médicaments — et comment ils forcent les bactéries à démanteler elles-mêmes leur bouclier protecteur jusqu’à ce qu’elles s’effondrent et meurent.

L’étude publiée dans la revue Nature Microbiology représente une avancée scientifique remarquable dans la compréhension du fonctionnement de ces antibiotiques rares, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles stratégies pour restaurer l’efficacité des médicaments face aux bactéries tenaces qui représentent une menace mondiale, causant plus d’un million de décès chaque année dans le monde.

Comment les polymyxines détruisent-elles les défenses bactériennes ?

Les bactéries à Gram négatif sont parmi les microbes les plus dangereux sur la planète, possédant une membrane externe robuste qui agit comme un bouclier les protégeant de la plupart des types d’antibiotiques.

Grâce à des techniques d’imagerie uniques, les scientifiques ont observé comment les polymyxines — principalement la polymyxine B — provoquent des gonflements et des déchirures à la surface des cellules d’E. coli en quelques minutes seulement.

À mesure que l’attaque s’intensifie, les bactéries sont forcées de produire excessivement les composants de leur bouclier protecteur, finissant par s’effondrer sous leur propre pression, créant de petites fissures qui permettent à l’antibiotique de pénétrer dans la cellule et de la tuer.

Les chercheurs décrivent la scène comme “la cellule construisant rapidement son mur au point qu’il s’effondre sur elle-même”.

Cellules dormantes… L’astuce mortelle pour survivre

La découverte surprenante qui a bouleversé les concepts scientifiques est que les polymyxines ne tuent pas les bactéries dormantes.

Les scientifiques ont découvert que ces médicaments ne fonctionnent que lorsque les cellules sont actives et produisent leur bouclier protecteur, tandis que les cellules “endormies” restent à l’abri de l’attaque — ce qui explique pourquoi les infections réapparaissent parfois après le traitement, selon livescience.

Le Dr Andrew Edwards de l’Imperial College London déclare : “Nous avons toujours supposé que les antibiotiques ciblant la paroi bactérienne pouvaient les tuer dans n’importe quel état, mais nous avons découvert qu’ils ont besoin de l’aide des bactéries elles-mêmes pour fonctionner. Si les cellules entrent en dormance, les médicaments perdent complètement leur effet — ce qui est vraiment étonnant.”

Cette capacité à entrer dans un état de dormance prolongée permet aux bactéries de survivre dans des environnements difficiles et pauvres en nutriments, puis de se réactiver plus tard pour provoquer des infections récurrentes — un cauchemar pour les médecins et les patients.

Vers une nouvelle génération d’antibiotiques

Grâce à cette nouvelle compréhension, les scientifiques pensent que la solution pourrait être de provoquer l’activation des bactéries dormantes avant le traitement, afin qu’elles deviennent vulnérables à l’attaque.

Le professeur Bart Hoogenboom du London Centre for Nanotechnology à l’University College London déclare : “L’étape suivante est d’exploiter ces résultats pour augmenter l’efficacité des antibiotiques. La solution pourrait être de combiner la polymyxine avec un autre traitement qui stimule l’activité bactérienne, permettant ainsi leur élimination complète.”

Il souligne que ces résultats rappellent aux scientifiques l’importance d’étudier l’état des bactéries pendant les essais médicamenteux, et pas seulement de se concentrer sur la composition chimique des antibiotiques.

Imagerie au niveau atomique

Pour obtenir ces résultats, les chercheurs ont utilisé la microscopie à force atomique — un outil ultra-précis qui fait passer une aiguille de quelques nanomètres de large sur la surface de la cellule pour créer une image 3D avec des détails supérieurs à ceux visibles à la lumière.

Carolina Borelli, doctorante et participante à l’étude, déclare : “C’était incroyable de voir l’effet de l’antibiotique en temps réel. On aurait dit que la cellule était forcée de construire son bouclier si rapidement qu’il se déchirait tout seul, permettant à l’antibiotique de s’infiltrer et de la détruire.”

Le sucre

Dans une autre expérience, l’équipe a remarqué que l’ajout de sucre comme source de nourriture aux cellules dormantes les a réactivées en seulement 15 minutes, les rendant soudainement vulnérables à la mort par polymyxine B.

Les bactéries non nourries sont restées dormantes et résistantes au traitement.

Le Dr Ed Douglas, co-auteur de l’étude de l’Imperial College, a déclaré : “Dès que les bactéries ont commencé à consommer du sucre, nous avons vu la couche externe se fissurer et s’effondrer à une vitesse étonnante. Ce n’est qu’alors que nous avons compris tout le mécanisme du combat.”

Un pas vers un avenir sans infections résistantes

Le professeur Bojan Bonif de l’Université de Nottingham a déclaré que la collaboration entre les universités britanniques a permis aux scientifiques de comprendre “les véritables vulnérabilités des bactéries” pour la première fois.

Ces découvertes pourraient ouvrir la voie au développement de nouveaux antibiotiques plus intelligents, qui n’attaquent pas seulement les bactéries actives, mais ciblent également leurs mécanismes de dormance et de survie.