Une étude a révélé que des doses beaucoup plus élevées d’antibiotiques sont nécessaires pour éliminer une infection bactérienne des voies respiratoires lorsque d’autres microbes sont présents. Cela aide à expliquer pourquoi les infections respiratoires persistent souvent chez les personnes atteintes de maladies pulmonaires telles que la fibrose kystique malgré le traitement.
Dans l’étude, publiée aujourd’hui dans La revue ISMEles chercheurs affirment que même un faible niveau d’un type de microbe dans les voies respiratoires peut avoir un effet profond sur la façon dont les autres microbes réagissent aux antibiotiques.
Les résultats soulignent la nécessité de tenir compte de l’interaction entre les différentes espèces de microbes lors du traitement des infections avec des antibiotiques et d’ajuster la posologie en conséquence.
« Les personnes atteintes d’infections chroniques ont souvent une co-infection par plusieurs agents pathogènes, mais le problème est que nous n’en tenons pas compte pour décider de la quantité d’un antibiotique particulier avec lequel les traiter. Nos résultats pourraient aider à expliquer pourquoi, chez ces personnes, les antibiotiques ne fonctionnent tout simplement pas aussi bien qu’ils le devraient », a déclaré Thomas O’Brien, qui a effectué la recherche pour son doctorat. au département de biochimie de l’Université de Cambridge et est co-auteur principal de l’article.
Les infections bactériennes chroniques telles que celles des voies respiratoires humaines sont très difficiles à guérir à l’aide d’antibiotiques. Bien que ces types d’infection soient souvent associés à une seule espèce pathogène, le site d’infection est fréquemment co-colonisé par un certain nombre d’autres microbes, dont la plupart ne sont généralement pas pathogènes en eux-mêmes.
Les options de traitement tournent généralement autour du ciblage de l’agent pathogène et tiennent peu compte des espèces cohabitantes. Cependant, ces traitements échouent souvent à résoudre l’infection. Jusqu’à présent, les scientifiques n’avaient que peu d’idées sur la raison de cette situation.
Pour obtenir leurs résultats, l’équipe a développé un modèle simplifié des voies respiratoires humaines, contenant des expectorations artificielles (« mucosités ») conçues pour ressembler chimiquement aux véritables mucosités expulsées lors d’une infection, remplies de bactéries.
Le modèle leur a permis de cultiver un mélange de différents microbes, y compris des agents pathogènes, de manière stable pendant des semaines à la fois. C’est nouveau, car généralement un agent pathogène dépassera les autres très rapidement et gâchera l’expérience. Il a permis aux chercheurs de répliquer et d’étudier en laboratoire des infections par plusieurs espèces de microbes, appelées «infections polymicrobiennes».
Les trois microbes utilisés dans l’expérience étaient les bactéries Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus, et le champignon Candida albicans—une combinaison couramment présente dans les voies respiratoires des personnes atteintes de mucoviscidose.
Les chercheurs ont traité ce mélange microbien avec un antibiotique appelé colistine, qui est très efficace pour tuer Pseudomonas aeruginosa. Mais lorsque les autres agents pathogènes étaient présents aux côtés Pseudomonas aeruginosa, l’antibiotique n’a pas fonctionné.
« Nous avons été surpris de constater qu’un antibiotique que nous connaissons devrait éliminer une infection de Pseudomonas effectivement, cela ne fonctionnait tout simplement pas dans notre modèle de laboratoire lorsque d’autres bogues étaient présents », a déclaré Wendy Figueroa-Chavez du département de biochimie de l’Université de Cambridge, co-auteur principal de l’article.
Le même effet s’est produit lorsque le mélange microbien a été traité avec de l’acide fusidique, un antibiotique qui cible spécifiquement Staphylococcus aureus, et avec le fluconazole, un antibiotique qui cible spécifiquement Candida albicans.
Les chercheurs ont découvert que des doses significativement plus élevées de chaque antibiotique étaient nécessaires pour tuer les bactéries lorsqu’elles faisaient partie d’une infection polymicrobienne, par rapport à lorsqu’aucun autre agent pathogène n’était présent.
« Les trois antibiotiques spécifiques à l’espèce étaient moins efficaces contre leur cible lorsque trois agents pathogènes étaient présents ensemble », a déclaré Martin Welch, professeur de physiologie microbienne et métabolisme au département de biochimie de l’Université de Cambridge et auteur principal de l’article.
À l’heure actuelle, les antibiotiques ne sont généralement testés en laboratoire que contre le principal agent pathogène qu’ils sont censés cibler, afin de déterminer la dose efficace la plus faible. Mais lorsque la même dose est utilisée pour traiter une infection chez une personne, cela ne fonctionne souvent pas, et cette étude aide à expliquer pourquoi. Le nouveau système modèle permettra de tester l’efficacité de nouveaux antibiotiques potentiels contre un mélange d’espèces microbiennes.
Les infections polymicrobiennes sont courantes dans les voies respiratoires des personnes atteintes de mucoviscidose. Malgré un traitement à fortes doses d’antibiotiques, ces infections persistent souvent à long terme. Les infections chroniques des voies respiratoires chez les personnes souffrant d’asthme et de troubles pulmonaires obstructifs chroniques (MPOC) sont également souvent polymicrobiennes.
En examinant le code génétique du Pseudomonas bactéries dans leur mélange cultivé en laboratoire, les chercheurs ont pu identifier des mutations spécifiques qui donnent lieu à cette résistance aux antibiotiques. Les mutations se sont avérées plus fréquentes lorsque d’autres agents pathogènes étaient également présents.
Comparaison avec le code génétique de 800 échantillons de Pseudomonas du monde entier ont révélé que ces mutations se sont également produites chez des patients humains qui avaient été infectés par Pseudomonas et traité à la colistine.
« Le problème est que dès que vous utilisez un antibiotique pour traiter une infection microbienne, le microbe commence à développer une résistance à cet antibiotique. C’est ce qui s’est passé depuis que la colistine a commencé à être utilisée au début des années 1990. C’est un autre rappel de la besoin vital de trouver de nouveaux antibiotiques pour traiter les infections humaines », a déclaré Welch.
Thomas James O’Brien et al, Diminution de l’efficacité des agents antimicrobiens dans un environnement polymicrobien, La revue ISME (2022). DOI : 10.1038/s41396-022-01218-7