Les chercheurs disposent d’une nouvelle tactique de combat pour lutter contre les infections bactériennes résistantes aux médicaments. Leur stratégie consiste à utiliser des collections de bactériophages, des virus qui attaquent naturellement les bactéries. Dans une nouvelle étude, des chercheurs de la Pritzker School of Molecular Engineering (PME) de l’Université de Chicago et d’UChicago Medicine ont montré qu’un mélange de ces phages peut traiter avec succès les infections à Klebsiella pneumoniae résistantes aux antibiotiques chez la souris.
Dans le même temps, les travaux de l’équipe ont révélé à quel point les interactions entre phages et bactéries peuvent être complexes ; les virus censés être les plus efficaces dans des boîtes de culture isolées n’ont pas toujours fonctionné chez les animaux. De plus, les phages et les bactéries peuvent évoluer avec le temps : dans certains cas, les phages ont évolué pour être plus efficaces pour tuer les bactéries tandis que dans d’autres cas, Klebsiella a développé une résistance aux phages.
« Nous pensons toujours que les phages constituent une approche incroyablement prometteuse pour traiter les bactéries résistantes aux médicaments telles que Klebsiella », a déclaré Mark Mimee, professeur adjoint de génie moléculaire et auteur principal du nouveau travail. publié dans Hôte cellulaire et microbe. « Mais les phages sont comme un antibiotique vivant et en constante évolution, ce qui leur confère une grande complexité. »
Klebsiella pneumoniae est une bactérie courante présente dans les intestins des humains, où elle cause peu de dommages. Cependant, lorsque les bactéries s’échappent vers d’autres sites du corps, comme les plaies ouvertes, les poumons, la circulation sanguine ou les voies urinaires, elles peuvent provoquer des infections plus graves. K. pneumoniae se propage souvent en milieu hospitalier et les souches résistantes aux médicaments sont devenues courantes.
« Dans ma clinique, je vois des patients souffrant d’infections récurrentes des voies urinaires causées par Klebsiella », explique l’urogynécologue Sandra Valaitis, MD, d’UChicago Medicine, co-auteur du nouveau travail. « Souvent, ces souches bactériennes développent une résistance aux antibiotiques oraux, laissant aux patients moins d’options pour éliminer l’infection. Nous avons besoin de toute urgence de nouvelles façons de traiter ces bactéries. »
Depuis plus d’un siècle, les phages sont connus comme des ennemis naturels des bactéries et étudiés pour leur potentiel à traiter les infections. Cependant, les phages sont généralement très spécifiques à un type de bactérie et il est difficile de prédire ces correspondances.
Dans cette nouvelle recherche, Ella Rotman, une scientifique du Mimee Lab, a analysé les eaux usées pour isoler des phages capables de tuer efficacement 27 souches différentes de Klebsiella, dont 14 nouvellement isolées chez des patients de l’Université de Chicago. L’équipe a identifié plusieurs dizaines de phages capables de tuer au moins certaines souches de Klebsiella. Ensuite, les chercheurs ont analysé quels facteurs génétiques chez les bactéries les rendaient les plus susceptibles d’être tuées ou affaiblies par chacun de ces phages.
Sur la base de cette analyse, Rotman et ses collègues ont développé un mélange de cinq phages ciblant chacun différents composants de la bactérie. Dans les boîtes de culture ainsi que chez les souris, ce cocktail de phages rendait les bactéries Klebsiella résistantes aux antibiotiques plus susceptibles d’être attaquées par le système immunitaire et, dans certains cas, plus sensibles au traitement aux antibiotiques. Cependant, dans d’autres cas, les bactéries sont devenues plus résistantes aux antibiotiques après le traitement.
« C’est une de ces choses où la biologie ne fonctionne souvent pas comme on le souhaite », explique Mimee. « Mais cela nous donne l’opportunité d’étudier la dynamique détaillée entre les phages et les bactéries. »
En exposant le mélange de phages à une série de bactéries Klebsiella isolées, les chercheurs ont donné au phage la possibilité d’évoluer. Cela a amélioré la capacité du cocktail à tuer Klebsiella. Chez la souris, le mélange a efficacement tué ou affaibli Klebsiella. Les chercheurs ont observé une co-évolution entre la bactérie et le phage dans les intestins de la souris, où Klebsiella a évolué pour échapper à l’attaque du phage et le phage a contré pour mieux infecter les bactéries modifiées.
Le groupe de laboratoire de Mimee poursuit ses expériences pour mieux comprendre comment différentes paires de phages et de bactéries interagissent les unes avec les autres et comment la présence d’autres phages et bactéries, naturellement présents dans le corps humain, influence cela. Dans le même temps, en collaboration avec Valaitis, ils demandent l’approbation de la Food and Drug Administration (FDA) pour un petit essai clinique testant le mélange de phages chez des patients souffrant d’infections des voies urinaires.
« Cette recherche constitue une étape positive dans la tentative de comprendre la complexité des phages et de les rapprocher de la clinique », déclare Mimee.
Plus d’informations :
Ella Rotman et al, Conception rapide de cocktails de bactériophages pour supprimer la charge et la virulence de Klebsiella pneumoniae résistant aux carbapénèmes résidant dans l’intestin, Hôte cellulaire et microbe (2024). DOI : 10.1016/j.chom.2024.09.004