La « rentrée des classes », c’est acheter des stylos et du papier, trouver le nouvel itinéraire d’autobus et… des maux d’oreilles. Les médecins traitent généralement ces infections avec des antibiotiques, mais les enfants ne suivent pas toujours le traitement complet, ce qui accélère la résistance à ces médicaments. Aujourd’hui, les chercheurs rapportent le développement d’un système à l’échelle nanométrique à usage unique qui est peu susceptible de générer une résistance. En utilisant un composé similaire à l’eau de Javel chez les animaux de laboratoire, ils montrent qu’il peut tuer un type de bactérie qui cause des otites, et qu’il pourrait un jour être facilement appliqué sous forme de gel.
Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd’hui au réunion d’automne de l’American Chemical Society (ACS).
« Nous avons initialement conçu cette idée en examinant l’eau de Javel pour nettoyant ménager. Même s’il est utilisé depuis le 19e siècle, les bactéries ne semblent pas avoir développé de résistance généralisée à ce nettoyant », déclare Rong Yang, Ph.D., chercheur principal du projet.
Mais Yang avertit rapidement que les gens ne devraient pas traiter les infections avec de l’eau de Javel. La solution vendue dans les magasins est hautement concentrée et caustique, mais lorsqu’elle est utilisée de manière correctement contrôlée à des concentrations extrêmement faibles, l’ingrédient actif de l’eau de Javel est considéré comme compatible avec les tissus vivants.
Après avoir réalisé que l’ingrédient actif du nettoyant ménager pouvait contourner la résistance aux antibiotiques, les chercheurs, de l’Université Cornell, ont décidé de s’attaquer à un fléau quasi universel de l’enfance : les otites aiguës. Ces infections touchent plus de 95 % des enfants aux États-Unis et le traitement nécessite généralement la prise d’antibiotiques pendant cinq à 10 jours. Cependant, ces schémas thérapeutiques peuvent provoquer des effets secondaires problématiques, conduisant certaines familles à interrompre prématurément le traitement, en particulier si les symptômes disparaissent. Mais l’utilisation inappropriée de ces médicaments peut accélérer le développement de la résistance aux antibiotiques, ce qui rend les infections plus difficiles, voire impossibles, à traiter. Ce problème figure parmi les plus grandes menaces pour la santé mondiale, selon l’Organisation mondiale de la santé.
Les bactéries réussissent mieux à combattre certaines substances que d’autres. L’acide hypochloreux de l’eau de Javel appartient à une famille de composés, connus sous le nom d’acides hypohalogéneux, auxquels les bactéries n’ont pas encore développé de résistance significative, probablement en raison des nombreuses façons dont ces acides hautement réactifs endommagent les cellules microbiennes, explique Yang.
Crédit : American Chemical Society
Parce que ces substances se décomposent rapidement, Yang et ses collègues ont cherché à en générer une au besoin derrière le tympan de l’oreille moyenne, où se produisent les otites. Ils ont trouvé l’inspiration dans une enzyme du varech géant, qui convertit le peroxyde d’hydrogène (H2O2) en acide hypobromeux (HOBr), un parent chimique de l’eau de Javel.
Cause fréquente d’infections de l’oreille, la bactérie Streptococcus pneumoniae produit du H2O2 pour combattre d’autres microbes. Pour imiter l’enzyme de varech, qui contient le métal vanadium, Yang et ses collègues ont conçu des nanofils en pentoxyde de vanadium (V2O5). Ceux-ci produisent du HOBr uniquement en présence des bactéries productrices de H2O2, et leur forme en forme de bâtonnet aide à les maintenir en place en réduisant leur capacité à se diffuser dans les fluides corporels.
Lors de tests sur des chinchillas, qui contractent des otites à partir des mêmes agents pathogènes que les enfants humains, ils ont réussi à éliminer la plupart des S. pneumoniae. Yang et ses collègues ont découvert qu’après le traitement avec les nanofils, les tympans autrefois enflammés des animaux étaient revenus à la normale. Pendant ce temps, des tests sur des animaux sains ont montré que le traitement n’interférait pas avec l’ouïe.
Pour ces expériences, les chercheurs ont injecté les nanofils directement dans l’oreille moyenne. Dans des travaux plus récents sur les chinchillas, ils ont développé une méthode moins invasive et plus pratique pour délivrer les fils. En décorant les nanofils avec des peptides connus pour transporter de petites particules à travers le tympan, Yang et son équipe ont découvert qu’ils pouvaient administrer le traitement par voie topique sous forme de gel déposé dans le conduit auditif. Une fois le gel appliqué, les nanofils qu’il contient ont traversé le tissu intact. Ils explorent également d’autres approches pour faire passer les nanofils à travers le tympan.
Étant donné que d’autres bactéries responsables d’infections de l’oreille ne produisent pas de H2O2, les chercheurs examinent actuellement si ce système est efficace en présence de microbes autres que S. pneumoniae et comment ils pourraient l’adapter pour combattre les autres insectes.
Les chercheurs n’ont pas encore fait d’études pour déterminer combien de temps le système reste en place, bien que leurs preuves suggèrent que les nanofils s’écoulent de l’oreille moyenne après la disparition de l’infection. Cependant, Yang soupçonne qu’ils pourraient adapter les propriétés des nanofils pour qu’ils restent en place pendant de longues périodes par la suite. Cette dernière approche pourrait permettre de prévenir les infections récurrentes qui affligent de nombreux enfants.
« Si les bactéries reviennent, le système pourrait redémarrer, de sorte que les enfants n’auraient pas besoin d’antibiotiques à plusieurs reprises et engendreraient plus de résistance en cours de route », explique Yang.
Plus d’information:
Éradication de l’otite par synthèse autonome d’antimicrobiens, ACS automne 2023.