Derrière cette image si simple, un disque blanc bordé d’un halo sombre, sur un fond beige, se cache une guerre fratricide…
… et une découverte scientifique qui pourrait permettre de sauver des vies. Ce que vous voyez sont des colonies bactériennes. En blanc Staphylococcus lugdunensi, encerclé par son cousin Staphylococcus aureus, le tristement célèbre streptocoque doré. Et entre eux, une tranchée sombre, zone stérile. C’est dans ce cercle sombre qu’est toute l’histoire. En effet, il manifeste la production par S. lugdunensi d’une molécule antibiotique, la lugdunine, celle-ci empêchant la croissance de S. aureus tout autour de sa colonie. L’image est issue d’un article publié cette semaine dans la revue Nature. Ses auteurs y présentent la découverte d’un nouvel antibiotique produit dans notre nez par un de ses hôtes naturels (ou commensal), la bactérie S. lugdunensi.
Une guerre invisible…
Les bactéries, que je vous ai présentées dans le billet Life’s but a walking shadow…, sont sans doute, alors même que nous ne pouvons pas les voir à l’œil nu (contrairement aux fleurs, aux oiseaux et aux abeilles…, dont on nous parle tant) la source de biodiversité la plus importante. Diversité morphologique, biochimique, génétique, métabolique… Elles colonisent de très nombreux milieux : l’eau, le sol, des milieux les plus quotidiens au plus inhospitaliers -sources chaudes, eaux acides… et l’organisme humain, puisque nous hébergeons quelques 1014 cellules bactériennes dans notre tube digestif, sur notre peau et nos muqueuses ! Pour la conquête de ces terrains si variés, elles se livrent à une guerre silencieuse et fratricide. L’arme de choix de ces génies métaboliques est chimique : ce sont les antibiotiques, molécules naturellement synthétisées par les microorganismes (les bactéries donc mais aussi les champignons) pour lutter contre des bactéries concurrentes de leur environnement, en les tuant (effet bactéricide) ou en inhibant leur multiplication (effet bactériostatique). S’ils ne sont pas uniquement synthétisés par les bactéries, les antibiotiques ne sont efficaces que sur elles et n’ont aucun effet sur les champignons et les virus. En effet, ils contrecarrent des mécanismes qui leur sont spécifiques et essentiels : synthèse de leur paroi, des acides nucléiques (ADN ou ARN), de quelques protéines, certaines voies de leur métabolisme.
… détournée par l’homme à son profit
Vous connaissez peut-être la célèbre histoire de la découverte des antibiotiques, attribuée à l’écossais Sir Alexander Fleming. Il ne fut pourtant pas le premier à étudier les propriétés bactéricides de certaines moisissures et les phénomènes de compétition chez les micro-organismes. En 1897, le médecin français Ernest Duchesne présente une thèse de doctorat intitulée « Contribution à l’étude de la concurrence vitale chez les micro-organismes : antagonisme entre les moisissures et les microbes ». Il y présente certaines expériences permettant d’étudier les possibilités thérapeutiques des moisissures résultant de leur activité antimicrobienne. Ainsi, il inocule à des cobayes des cultures de microbes pathogènes (Escherichia coli et le bacille d’Eberth) seuls ou simultanément avec des cultures de moisissures (Penicillium glaucum). Dans le expériences de double inoculation, il observe une meilleure survie des animaux. Sa conclusion est la suivante : « Il semble, d’autre part, résulter de quelques-unes de nos expériences, malheureusement trop peu nombreuses et qu’il importera de répéter à nouveau et de contrôler, que certaines moisissures (Penicillum glaucum), inoculées à un animal en même temps que des cultures très virulentes de quelques microbes pathogènes (B. coli et B. typhosus d’Eberth), sont capables d’atténuer dans de très notables proportions la virulence de ces cultures bactériennes. » Sa thèse, pourtant menée dans le laboratoire de Pasteur, sous la direction de Roux, reste sans suite, et sombre dans l’oubli.
Il faut donc attendre près de trente ans pour que ces propriétés soient redécouvertes par un hasard qui, lui, est devenu célèbre : le 3 septembre 1928, le docteur Alexander Fleming, de retour de vacances, s’aperçoit que certaines de ses cultures bactériennes (un staphylocoque) ont été contaminées par des moisissures, Penicillium notatum (champignon que j’avais évoqué dans le billet « Cette leçon vaut bien un fromage sans doute. »). Il observe alors que le staphylocoque ne se développe pas autour des colonies de moisissure et émet l’hypothèse qu’une substance sécrétée par le champignon est responsable de ce phénomène. Il baptise cette substance pénicilline : c’est le premier des antibiotiques. Pourtant, l’importance de cette découverte, ses implications et ses utilisations médicales ne sont comprises qu’au début des années 1940. Largement utilisés depuis la seconde guerre mondiale, les antibiotiques ont permis de faire considérablement reculer la mortalité associée aux maladies infectieuses au cours du 20e siècle. En 1945, Fleming, Florey et Chain reçoivent le prix Nobel de médecine pour « la découverte de la pénicilline et ses effets curatifs de nombreuses maladies infectieuses ».
Un antibiotique d’un genre nouveau
Staphylococcus aureus est une bactérie commune présente sur la peau et les membranes muqueuses chez 20 à 30 % des personnes en bonne santé. Elle peut provoquer des infections aux conséquences parfois graves. Pourquoi certaines personnes développent une infection, d’autres pas? Les mécanismes qui permettent ou évitent la colonisation du terrain par le pathogène sont largement méconnus. Si on sait que les microbes (bactéries, champignons) du sol se livrent à une compétition féroce via la production d’antibiotiques, de tels mécanismes étaient méconnus chez les microbiotes humains (les bactéries qui nous colonisent).
Le résultat qui a initié la rédaction de ce billet est donc particulièrement intéressant. Les auteurs de l’étude dont il est ici question ont en effet montré que la souche Staphylococcus lugdunensis, présente naturellement dans notre nez produit la lugdunine, un nouveau peptide antibiotique. Elle permet ainsi d’empêcher la colonisation de son territoire (notre nez donc) par S. aureus. Des expériences complémentaires ont permis de prouver que la lugdunine possède des propriétés bactéricides contre de nombreux pathogènes, et est efficace sur des modèles animaux. En outre, elle n’entraîne pas de développement de résistance chez S. aureus (résistances aux antibiotiques, qui posent actuellement de graves problèmes de santé publique). Testée chez l’homme, la colonisation du nez par S. lugdunensis permet une diminution significative du taux de S. aureus.
La lugdunine, ou la présence de bactéries commensales produisant la lugdunine, pourrait ainsi fournir un moyen de lutte efficace contre les infections staphylococcales. Moins spécifiquement, ce résultat nous rappelle combien il est important de préserver la flore bactérienne qui nous habite (le microbiote ou les bactéries commensales) : elles sont nos meilleures alliées pour lutter contre les pathogènes.
L’article en question…
Human commensals producing a novel antibiotic impair pathogen colonization. Alexander Zipperer et al. Nature, 535,511–516, 28 July 2016.
https://www.sciencenews.org/article/nose-knows-how-fight-staph
http://cen.acs.org/articles/94/i31/Sniffing-new-antibiotic.html
Un peu d’histoire des science…
Une découverte oubliée : la thèse de médecine du docteur Ernest Duchesne (1874-1912). Jean Pouillard.
Et le microbiote alors?
https://lejournal.cnrs.fr/articles/microbiote-des-bacteries-qui-nous-veulent-du-bien
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