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La persistance bactérienne: un phénomène de tolérance aux antibiotiques, Laurence Van Melderen

Pourquoi les infections bactériennes sont-elles souvent chroniques ?

Quels sont les mécanismes moléculaires mis en œuvre par les bactéries pour tolérer les antibiotiques ?

Biographie

Née en 1967, Docteur en Sciences (ULB), Post-doctorat dans le laboratoire du Dr Susan Gottesman, National Institutes of Health (Bethesda, USA). Laurence Van Melderen est professeur et responsable du laboratoire de Génétique et Physiologie bactérienne au sein de l’Institut de Biologie et Médecine Moléculaire (IBMM, ULB).

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Projet

1. UN OBSTACLE MAJEUR AUX TRAITEMENTS ANTIBACTERIENS: LA PERSISTANCE

 Bactéries observées au microscope électronique à balayage (de gauche à droite, première et troisième photo) et au microscope à épifluorescence (deuxième et quatrième photo).

La résistance des bactéries aux antibiotiques augmente sans cesse, ce qui rend les traitements de plus en plus souvent inefficaces. Les bactéries deviennent résistantes grâce à l’acquisition de gènes et de mutations qui leur permettent de développer des mécanismes de destruction ou de protection contre les antibiotiques.

Même si les bactéries sont sensibles, l’éradication complète des infections est souvent difficile et mène à leur chronicité.  Ceci est dû à un phénomène appelé persistance, moins connu que la résistance, mais qui représente pourtant un obstacle majeur aux traitements antibactériens.

Récemment, il a été découvert que des bactéries génétiquement identiques ne forment pas une population homogène, mais qu’au contraire, un petit nombre d’individus présente des propriétés uniques, notamment la capacité à tolérer les antibiotiques.

Les populations bactériennes présentent donc une hétérogénéité dite phénotypique.

Ces cellules dites persistantes, ne sont pas éliminées par les traitements antibiotiques, même si contrairement aux bactéries résistantes, elles ne possèdent pas les gènes de résistance aux antibiotiques. Ces cellules sont dans un état de dormance qui les protège et les rend insensibles à tout traitement antibiotique.

2. Objectifs : Déchiffrer les mécanismes responsables de la persistance

Les infections bactériennes chroniques sont très répandues comme par exemple, les infections pulmonaires à Pseudomonas aeruginosa chez les patients atteints de la mucoviscidose, les infections urinaires causées par Escherichia coli ou encore la tuberculose.

Lors d’un traitement antibiotique, une petite fraction des cellules bactériennes (les persistantes) ne sera pas tuée.  La persistance étant réversible, ces cellules persistantes pourront revenir dans un état normal une fois le traitement antibiotique terminé.  Elles auront alors la capacité de se multiplier et de générer une nouvelle infection.

 

Représentation schématique du phénomène de persistance et de la chronicité des infections. Lors d’une infection bactérienne et qu’un traitement antibiotique est administré au patient, la grande majorité des bactéries sont éliminées rapidement.  Le nombre de bactéries vivantes est donc drastiquement réduit. Cependant, une faible proportion entre en persistance et survit au traitement (entre 0,01 et 0,001 % de la population de départ). La durée de la phase de persistance excède celle du traitement antibiotique et est de longueur variable. La récurrence de l’infection peut donc se produire après un temps variable.

 

Le phénomène de persistance rend les infections chroniques très difficiles à curer. Il n’existe aujourd’hui aucun moyen thérapeutique pour éradiquer les cellules persistantes.  Il est donc primordial de développer de nouvelles approches thérapeutiques ciblant les bactéries persistantes.

La question cruciale est de comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la génération des cellules persistantes et plus largement de l’hétérogénéité phénotypique, phénomène à la base de la persistance. En effet, c’est en comprenant mieux ce phénomène qu’on pourra développer des stratégies  pouvant éradiquer les infections chroniques.