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Une approche biophysique pour lutter contre la résistance aux antibiotiques

Un projet révolutionnaire a développé des modèles mathématiques capables de prédire les mécanismes par lesquels les bactéries développent une résistance aux antibiotiques. Cela pourrait aider les professionnels de la santé à mettre au point et à prescrire des traitements plus efficaces.

Santé

Depuis la découverte de la pénicilline en 1928, les antibiotiques sont utilisés pour combattre les infections bactériennes, à la fois dans les hôpitaux et, plus généralement, dans l’ensemble de la communauté. Néanmoins, chaque fois qu’un nouvel antibiotique est découvert, des souches bactériennes résistantes apparaissent, ce qui rend les traitements inefficaces. Dans cette course aux armements entre le monde médical et le monde bactérien, il semblerait que l’humanité se trouve dans le camp des perdants. «Bon nombre des entreprises pharmaceutiques les plus importantes, qui étaient à l’origine de la découverte de nouveaux antibiotiques, ont mis fin à leurs programmes antimicrobiens», explique Nathalie Balaban, coordinatrice du projet Tolerome et professeure de biophysique à l’université hébraïque de Jérusalem, en Israël. «Dénicher de nouveaux antibiotiques n’est pas considéré comme un bon modèle économique. Il faut des années pour développer de nouveaux médicaments. C’est pour cela qu’il y a très peu de nouveaux antibiotiques en cours de développement.» Certaines souches bactériennes sont devenues résistantes à tous les antibiotiques. Nathalie Balaban met en garde contre les dangers liés à l’émergence et à la propagation incontrôlée d’une souche infectieuse et résistante.

Prédire l’évolution des bactéries

Le projet Tolerome a cherché à relever ce défi sanitaire imminent en parvenant à mieux comprendre l’évolution de la résistance bactérienne. Ce travail a débuté en laboratoire, en exposant des bactéries à des traitements antibiotiques. «Nous avons pu montrer que certaines bactéries, en évoluant, développaient une propriété qu’on appelle tolérance», explique Nathalie Balaban. «À ce stade, les bactéries sont dormantes. Nous avons démontré que la tolérance pouvait constituer un palier important vers la résistance aux antibiotiques, car les bactéries tolérantes sont capables de survivre aux traitements antibiotiques.» Nathalie Balaban et son équipe ont également collaboré avec les hôpitaux de Jérusalem pour étudier les infections bactériennes sanguines potentiellement mortelles. Les souches bactériennes ont été séquencées quotidiennement, ce qui a permis aux chercheurs d’observer l’évolution bactérienne en pleine action. «Cette même trajectoire évolutive, que nous avions observée en laboratoire, s’est également manifestée dans le sang», note Nathalie Balaban. «Nous avons réussi à montrer que la tolérance bactérienne était un problème clinique et qu’il fallait en tenir compte dans le traitement des infections bactériennes.» Une étape cruciale a consisté à appliquer ces résultats à des modèles mathématiques, qui ont ensuite permis de prédire comment les souches bactériennes allaient évoluer. «Mettre vos résultats sous forme d’équations peut s’avérer un outil vraiment puissant», explique Nathalie Balaban. «Alors qu’il peut parfois être difficile de voir ce qui se passe en laboratoire, la modélisation mathématique vous donne une compréhension prédictive qui s’avère particulièrement puissante.»

Des traitements plus efficaces

Cette combinaison inédite d’évaluation scientifique et de modélisation mathématique promet aux professionnels de la santé d’être capables de mieux prévoir l’évolution rapide de la résistance aux antibiotiques. Cela pourrait alors conduire à la prescription de traitements plus efficaces. Nathalie Balaban estime en particulier que le projet Tolerome ouvre la voie à un emploi plus efficace des antibiotiques existants. Alors que la recherche et le développement de nouveaux composés destinés à traiter les infections bactériennes peuvent prendre des années, il existe toute une série d’antibiotiques existants qui pourraient être efficaces s’ils étaient utilisés de manière combinée. Cela permettrait également de prolonger la durée de vie des médicaments déjà disponibles sur le marché, en réduisant leurs risques d’obsolescence. «Désormais, nous connaissons et nous comprenons mieux l’évolution bactérienne, ainsi que la résistance et la tolérance aux antibiotiques», indique-t-elle. «Je suis convaincue que le fait de pouvoir prédire mathématiquement cette trajectoire évolutive nous aidera à l’avenir à identifier des combinaisons de médicaments capables de bloquer cette évolution, ou tout du moins de retarder considérablement l’évolution de la résistance aux médicaments.»

Mots‑clés

Tolerome, antibiotiques, bactérien, sang, infections, mathématique, médicaments

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