résumé
en 1928, Sir Alexander Fleming a observé les effets bactériens de la pénicilline dans son laboratoire de Londres. Ce fut la première étape dans la découverte de l’un des piliers les plus importants de la médecine d’aujourd’hui: les antibiotiques. Il a fallu de nombreuses années pour trouver un moyen de produire de la pénicilline en grandes quantités, et la production à grande échelle n’a commencé qu’en 1945., Cependant, à ce jour, Fleming est considéré comme le père des antibiotiques, et sans sa découverte, nous ne pourrions pas traiter de nombreuses infections causées par des bactéries. Cela signifie que, sans antibiotiques, même une petite plaie infectée pourrait devenir fatale. En outre, la chirurgie est beaucoup plus sûre avec les antibiotiques, et les personnes ayant un système immunitaire faible (comme les enfants ou les personnes âgées) peuvent maintenant facilement se remettre d’infections bactériennes. Cependant, les bactéries deviennent résistantes aux antibiotiques, ce qui a également été prédit par Fleming en 1945, lors de son discours d’acceptation du prix Nobel.,
petits ennemis et amis
Les bactéries sont très importantes pour nous. Ils vivent sur nous et en nous, et nous les utilisons pour obtenir certains nutriments des aliments, entre autres choses (Lire la suite dans cet article de Young Minds; nous ne sommes jamais seuls: vivre avec le microbiote humain ). Mais certaines bactéries, appelées agents pathogènes, peuvent aussi causer des infections et certains agents pathogènes peuvent être très dangereux. Les bactéries pathogènes sont l’un des principaux sujets de la microbiologie , qui est l’étude des micro-organismes: de minuscules formes de vie qui ne peuvent pas être vues à l’œil nu., Les microbiologistes sont confrontés aux mêmes questions depuis la découverte de bactéries. Comment les bactéries infectent-elles les humains, et surtout, y a-t-il quelque chose qui puisse être fait pour les arrêter?
une bactérie individuelle ne peut être vue qu’au microscope. Cependant, la plupart des bactéries se développent bien dans un environnement riche en nutriments, et des bouillons très riches en nutriments (également connus sous le nom de milieu liquide) peuvent être utilisés pour cultiver des bactéries ., Si un tube à essai contenant un bouillon stérile et un petit nombre de bactéries est incubé à une certaine température, le liquide deviendra trouble en quelques heures et il peut même changer de couleur. Si une substance semblable à de la gelée est ajoutée au bouillon et que le mélange est chauffé pour faire fondre la gelée, cette substance peut ensuite être versée sur des assiettes (également appelées boîtes de Pétri) pour refroidir, vous obtiendrez une gelée riche en nutriments également connue sous le nom de milieu solide. Les bactéries peuvent être cultivées à la surface d’un milieu solide. Si nous ajoutons suffisamment de bactéries, elles couvriront toute la surface de la gelée riche en nutriments., Si les bactéries sont diluées et étalées suffisamment sur la plaque, une bactérie individuelle se répliquera tellement qu’elle finira par produire un grand groupe de bactéries visibles à l’œil nu, que nous appelons une colonie bactérienne. Si la source originale de bactéries contenait plus d’un type, des colonies de différents types de bactéries pourraient se développer sur le milieu solide. Lorsque nous touchons une seule de ces colonies avec un objet stérile et que nous passons les bactéries dans un milieu liquide ou solide stérile, nous pouvons produire une culture pure, qui ne devrait contenir qu’un seul type de bactéries ., Régulièrement, les microbiologistes travaillent avec des cultures pures pour pouvoir tirer des conclusions claires de leurs expériences avec un seul type de bactéries. Cependant, si leur travail n’est pas fait dans des conditions stériles, les tubes et les plaques peuvent être contaminés par d’autres bactéries ou même certains champignons microscopiques vivant dans l’environnement. Si cela se produit, la plupart des microbiologistes rejettent cette culture et recommencent. Mais Fleming était différent de la plupart des microbiologistes.
un Accident qui attend de se produire
Le Matin Du lundi 3 septembre 1928, Fleming revenait de vacances en famille ., Avant de partir en vacances, Fleming travaillait avec un agent pathogène très commun: Staphylococcus aureus. Fleming a laissé des boîtes de Pétri en verre sur son banc de laboratoire, avec ces bactéries qui poussent à la surface du milieu solide. Habituellement, ces plaques seraient stérilisées par un technicien de laboratoire pour les réutiliser dans d’autres expériences. Cependant, Fleming avait toujours un dernier regard sur toutes ses expériences avant de les jeter, même si elles étaient gardées pendant des semaines sur le banc (Figure 1A). Il tirait au hasard des échantillons de la pile de plaques pour voir si quelque chose d’intéressant s’était passé au cours des dernières semaines., Parce que son laboratoire était assez primitif, Fleming aurait souvent des contaminations sur ses assiettes, qui étaient souvent causées par des levures et des moisissures de l’environnement. Mais une plaque avait l’air très différente, et quand il a remarqué cette plaque, il a dit célèbre » c’est drôle….” La plaque avait été inoculée avec une culture dense de bactéries, mais elle a également été contaminée par un champignon microscopique qui a créé une grande colonie sur le côté de la plaque. Ce qui était inhabituel, c’est que les bactéries n’étaient pas capables de se développer dans la zone proche de la colonie de champignons., Il y avait une zone parfaitement visible entourant le champignon qui était complètement exempte de bactéries; aujourd’hui, nous appelons cela une zone d’inhibition (Figure 1B). Par conséquent, Fleming a découvert qu’un champignon (Penicillium notatum) produisait quelque chose qui tuait Staphylococcus aureus, un agent pathogène dangereux. Fleming venait de découvrir un antibiotique, et au début, il a appelé cela « jus de moisissure” .
- Figure 1 – (A) Sir Alexander Fleming à son banc de laboratoire de Londres (1943).,
- (B) Fleming a observé qu’une colonie d’un champignon (Penicillum notatum) contaminait une boîte de Pétri inoculée de S. aureus, un dangereux pathogène bactérien. Fait intéressant, S. aureus était incapable de se développer dans la zone entourant la colonie de P. notatum. Fleming en déduit que le champignon produisait quelque chose qui tuait S. aureus dans la zone d’inhibition.,
à cette époque, ni Fleming ni ses collègues ne pensaient que cette découverte pouvait avoir une réelle importance, et l’importance réelle n’a été démontrée que plus d’une décennie plus tard. Cependant, Fleming venait de découvrir la guerre biologique qui existe entre différents micro-organismes luttant pour l’espace dans un environnement riche en nutriments . Fleming n’a pas créé de pénicilline, il a observé qu’une colonie d’un champignon microscopique produisait de la pénicilline comme moyen de rivaliser avec les bactéries pour les nutriments sur une plaque presque jetée., Depuis lors, les microbiologistes ont cherché dans la nature de nouveaux antibiotiques, pour tester si d’autres micro-organismes peuvent produire des antibiotiques, et cette approche a été très réussie. Une fois qu’une nouvelle substance antimicrobienne est identifiée, cette substance est purifiée et peut être modifiée chimiquement pour faciliter la production du nouvel antibiotique en grande quantité ou pour créer de nouvelles versions de la substance originale. Nous sommes toujours à la recherche de nouveaux antibiotiques, et tout le monde peut en faire partie grâce à des initiatives comme « Swab and Send” .
Comment fonctionne la pénicilline?,
la façon dont la pénicilline inhibe la croissance bactérienne n’a pas été comprise avant 1980. Nous savons maintenant que la pénicilline inhibe l’activité de certaines enzymes dans les bactéries appelées protéines de liaison à la pénicilline (PBP), qui sont essentielles pour la plupart des bactéries pour créer une paroi qui recouvre leurs cellules. Sans cette paroi, les cellules bactériennes sont beaucoup plus exposées à l’environnement, et elles peuvent mourir très facilement lorsque l’environnement change. En présence de pénicilline, les bactéries ne peuvent pas produire cette paroi cellulaire pour se protéger et elles meurent., La pénicilline fait partie d’une famille d’antibiotiques similaires appelés β-lactamines, et de nombreuses bactéries deviennent résistantes aux β-lactamines en produisant des enzymes qui dégradent ces antibiotiques ou en acquérant des versions modifiées des PBP qui ne se lient plus à la pénicilline .
la résistance augmente
ce que Fleming a également prédit lors de son discours d’acceptation du prix Nobel en 1945, c’est que les bactéries pourraient devenir résistantes aux antibiotiques. Cela se produit juste en raison de l’évolution, car les bactéries peuvent s’adapter très rapidement pour surmonter tout obstacle limitant leur croissance., Les changements qui aident les bactéries à s’adapter peuvent être entraînés par des mutations aléatoires dans leur ADN, et le processus est vraiment rapide—vous pouvez presque voir cela se produire en temps réel! . En outre, de nombreux micro-organismes produisant des antibiotiques ont également des gènes qui les rendent résistants à ces antibiotiques. Les bactéries sont très bonnes pour acquérir de l’ADN d’autres organismes, pour obtenir de nouvelles capacités. C’est ce qu’on appelle le transfert horizontal de gènes . Si les bactéries pathogènes acquièrent les gènes pour les rendre résistantes à un antibiotique spécifique, cet antibiotique devient inutile en clinique., Pour prévenir la résistance aux antibiotiques, les antibiotiques ne doivent être utilisés qu’en cas de besoin (par exemple, les virus ne peuvent pas être tués par des antibiotiques, ils ne doivent donc pas être pris pour les infections virales), la dose correcte doit être utilisée (car une dose trop faible peut aider à créer des souches résistantes), et nous devons prendre des antibiotiques pendant toute la durée de leur prescription, pour nous assurer de tuer toutes les bactéries à l’origine de l’infection. Si nous ne prenons pas ces mesures, nous pourrions contribuer à la propagation de la résistance aux antibiotiques, et c’est un énorme problème., En fait, les agents pathogènes bactériens les plus dangereux deviennent résistants à de nombreux antibiotiques . Les entreprises de fabrication de médicaments perdent tout intérêt à développer de nouveaux antibiotiques, car ces médicaments peuvent ne pas être rentables à mesure que la résistance aux antibiotiques augmente. Par conséquent, le taux de nouveaux antibiotiques sont découverts n’est pas assez rapide pour faire face à l’émergence de nouveaux pathogènes résistants aux antibiotiques. Nous pourrions bientôt revenir à une ère pré-antibiotique, dans laquelle les personnes infectées par des bactéries ne pouvaient pas être traitées efficacement.,
Conclusion
la découverte de La pénicilline n’a été possible que dans un laboratoire où les contaminations étaient communs. Le hasard a certainement joué un rôle dans la découverte du premier antibiotique, mais la formation et la pratique en laboratoire de Fleming ont été essentielles pour qu’il identifie l’un des médicaments les plus importants de l’histoire humaine. Malheureusement, en raison de la résistance aux antibiotiques, les microbiologistes sont dans une course avec des agents pathogènes bactériens pour trouver de nouvelles façons de traiter les infections., Aujourd’hui, nous comprenons mieux comment les agents pathogènes interagissent avec leurs hôtes, comment fonctionnent les antimicrobiens et quels sont les mécanismes de résistance aux antibiotiques. Mais, même 90 ans après la découverte de la pénicilline, il reste encore beaucoup de travail à faire pour lutter contre la crise actuelle des antibiotiques. Vous pouvez en faire partie en participant à L’Initiative Swab and Send!
Glossaire
pathogène: micro-organisme qui envahit le corps et provoque une infection.
Boîte de Petri: un plat en verre ou en plastique avec un couvercle utilisé pour la culture de cellules vivantes.,
Colonie Bactérienne: Groupe de cellules bactériennes grandir ensemble sur la surface d’un milieu solide qui sont visibles à l’œil nu.
Zone D’Inhibition: zone entourant la source d’un antibiotique dans laquelle les colonies bactériennes ne se développent pas.
conflit d’intérêts
l’auteur déclare que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.
Madigan, T. M., Bender, K. S., Buckley, D. H., Sattley, W. M., et Stahl, D. A. 2018. Brock Biologie des micro-organismes. 15ème Édition., Londres: Pearson.
Brown, K. 2017. Penicillin Man, Alexander Fleming et la révolution des antibiotiques. Cheltenham: La Presse Historique.
Écouvillonner et envoyer L’Initiative. Disponible en ligne à: https://www.lstmed.ac.uk/public-engagement/swab-send