S’attaquer aux dommages collatéraux causés à notre santé par les antibiotiques

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S'attaquer aux dommages collatéraux causés à notre santé par les antibiotiques
Dommages collatéraux causés par les antibiotiques

Les chercheurs et collègues de l’EMBL ont analysé les effets de 144 antibiotiques sur nos microbes intestinaux les plus courants. Leur étude améliore considérablement notre compréhension des effets des antibiotiques. Il suggère également une nouvelle approche pour atténuer les effets indésirables de l’antibiothérapie sur le microbiome intestinal grâce à la combinaison d’antibiotiques avec un deuxième médicament. Crédit : Isabel Romero Calvo/EMBL

Les scientifiques de l’EMBL ouvrent la voie à la réduction des effets secondaires nocifs des antibiotiques sur les bactéries intestinales.

Les antibiotiques nous aident à traiter les infections bactériennes et à sauver des millions de vies chaque année. Mais ils peuvent également nuire aux microbes utiles résidant dans notre intestin, affaiblissant l’une des premières lignes de défense de notre corps contre les agents pathogènes et compromettant les multiples effets bénéfiques de notre microbiote pour notre santé. Les effets secondaires courants de ces dommages collatéraux des antibiotiques sont des problèmes gastro-intestinaux et récurrents. Clostridioides difficile infections. Ils comprennent également des problèmes de santé à long terme, tels que le développement de maladies allergiques, métaboliques, immunologiques ou inflammatoires.

Des chercheurs du groupe Typas de l’EMBL Heidelberg, du laboratoire Maier du pôle d’excellence « Contrôler les microbes pour combattre les infections » de l’Université de Tübingen, et des collaborateurs ont analysé les effets de 144 antibiotiques sur nos microbes intestinaux les plus courants. L’étude publiée dans la revue La nature améliore considérablement notre compréhension des effets des antibiotiques sur les microbes intestinaux. Il suggère également une nouvelle approche pour atténuer les effets indésirables de l’antibiothérapie sur le microbiome intestinal.

L’intestin humain abrite une communauté complexe de différentes espèces microbiennes ainsi que de nombreux virus, appelés collectivement le microbiome intestinal. Ensemble, ils nous permettent d’utiliser les nutriments plus efficacement et d’empêcher les bactéries pathogènes de s’installer dans notre intestin. Cependant, lorsque nous traitons une infection bactérienne avec des antibiotiques, il existe un risque d’endommager le microbiome intestinal.

« De nombreux antibiotiques inhibent la croissance de diverses bactéries pathogènes. Ce large spectre d’activité est utile pour traiter les infections, mais il augmente le risque que les microbes de notre intestin soient également ciblés », a expliqué Lisa Maier, chef de groupe DFG Emmy Noether à l’Université de Tübingen. Maier est une ancienne élève du laboratoire Typas et l’un des deux auteurs principaux de l’étude.

Si certaines bactéries intestinales sont plus touchées que d’autres, l’antibiothérapie peut entraîner un déséquilibre dans la composition de notre microbiote, communément appelé dysbiose. La diarrhée est un effet courant à court terme, tandis que les affections allergiques telles que l’asthme ou les allergies alimentaires et l’obésité sont des conséquences possibles à long terme. Le fait que les antibiotiques soient également actifs contre les microbes intestinaux est connu depuis longtemps, mais leurs effets sur la grande diversité de microbes que nous transportons dans notre intestin n’avaient pas encore été étudiés systématiquement, principalement en raison de défis techniques.

Les antibiotiques aident notre corps à se débarrasser des infections bactériennes. Mais ils peuvent également nuire aux microbes utiles de notre intestin. Les scientifiques de l’EMBL ont étudié les dommages collatéraux causés par les antibiotiques et ont découvert que certains médicaments pouvaient protéger de nombreuses bactéries intestinales contre les antibiotiques. Crédit : Isabel Romero Calvo/EMBL

«Jusqu’à présent, notre connaissance des effets de différents antibiotiques sur les membres individuels de nos communautés microbiennes intestinales est inégale. Notre étude comble des lacunes majeures dans notre compréhension du type d’antibiotique qui affecte quels types de bactéries et de quelle manière », a déclaré Nassos Typas, scientifique principal et chef de groupe à l’EMBL Heidelberg.

S’appuyant sur un étude précédente des groupes Typas, Bork, Patil et Zeller de l’EMBL, les scientifiques ont observé comment chacun des 144 antibiotiques affectait la croissance et la survie de jusqu’à 27 souches bactériennes habitant couramment nos intestins. Les chercheurs ont déterminé les concentrations auxquelles un antibiotique donné affecterait ces souches bactériennes pour plus de 800 combinaisons antibiotique-souche, élargissant de 75 % les ensembles de données existants sur les spectres d’antibiotiques dans les espèces bactériennes intestinales.

Il est important de noter que les expériences ont révélé que les tétracyclines et les macrolides – deux familles d’antibiotiques couramment utilisés – non seulement empêchaient les bactéries de se développer, mais entraînaient également leur mort. Environ la moitié des souches intestinales testées n’ont pas survécu au traitement avec ces types d’antibiotiques.

“Nous ne nous attendions pas à voir cet effet avec les tétracyclines et les macrolides, car ces classes d’antibiotiques étaient considérées comme n’ayant que des effets bactériostatiques – ce qui signifie qu’elles arrêtent la croissance bactérienne, mais ne tuent pas les bactéries”, a déclaré Camille Goemans, chercheur postdoctoral. dans le groupe Typas qui partage la première paternité avec Maier. «Nos expériences montrent que cette hypothèse n’est pas vraie pour environ la moitié des microbes intestinaux que nous avons étudiés. La doxycycline, l’érythromycine et l’azithromycine, trois antibiotiques couramment utilisés, ont tué plusieurs espèces microbiennes intestinales abondantes, tandis que d’autres ne faisaient qu’inhiber.

La destruction sélective de microbes spécifiques par les tétracyclines et les macrolides pourrait conduire à ce que ces microbes soient perdus par inadvertance du microbiote intestinal beaucoup plus rapidement que les microbes pour lesquels la croissance est seulement inhibée, comme les auteurs l’ont montré avec les communautés microbiennes synthétiques. Cela pourrait expliquer les fortes modifications du microbiote dont sont témoins certains patients traités avec ces antibiotiques.

Il existe cependant un moyen de réduire les dégâts. «Nous avons montré avant cela les médicaments interagissent différemment à travers différentes espèces bactériennes. Nous avons donc exploré si un deuxième médicament pouvait masquer les effets nocifs des antibiotiques sur les microbes intestinaux abondants, mais permettre aux antibiotiques de conserver leur activité contre les agents pathogènes. Cela fournirait quelque chose comme un antidote, qui réduirait les dommages collatéraux des antibiotiques sur les bactéries intestinales », a expliqué Typas.

Les scientifiques ont combiné les antibiotiques érythromycine ou doxycycline avec un ensemble de près de 1 200 produits pharmaceutiques, pour identifier des médicaments qui sauveraient deux espèces bactériennes intestinales abondantes de l’antibiotique. En effet, les chercheurs ont identifié plusieurs médicaments non antibiotiques qui pourraient sauver ces microbes intestinaux et d’autres espèces apparentées. Il est important de noter que la combinaison d’un antibiotique avec un deuxième médicament protecteur n’a pas compromis l’efficacité des antibiotiques contre les bactéries pathogènes.

Des expériences de suivi ont indiqué que cette approche peut également fonctionner dans le contexte d’un microbiome naturel. Avec l’aide de collaborateurs, les scientifiques ont montré que la combinaison d’érythromycine et d’un antidote atténuait la perte de certaines espèces bactériennes intestinales abondantes dans l’intestin de la souris. De même, les médicaments antidotes protégeaient les microbes intestinaux humains de l’érythromycine dans des communautés bactériennes complexes dérivées d’échantillons de selles.

“Notre approche qui combine des antibiotiques avec un antidote protecteur pourrait ouvrir de nouvelles opportunités pour réduire les effets secondaires nocifs des antibiotiques sur nos microbiomes intestinaux”, a conclu Maier. «Aucun antidote unique ne sera capable de protéger toutes les bactéries de notre intestin, d’autant plus qu’elles diffèrent tellement d’un individu à l’autre. Mais ce concept ouvre la porte au développement de nouvelles stratégies personnalisées pour garder nos microbes intestinaux en bonne santé. »

Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour identifier les combinaisons, les dosages et les formulations optimaux pour les antidotes, et pour exclure les effets potentiels à long terme sur le microbiome intestinal. À l’avenir, la nouvelle approche pourrait aider à maintenir notre microbiome intestinal en bonne santé et à réduire les effets secondaires des antibiotiques chez les patients, sans compromettre l’efficacité de nos antibiotiques en tant que sauveteurs.

Référence : « Démêler les dommages collatéraux des antibiotiques sur les bactéries intestinales » par Lisa Maier, Camille V. Goemans, Jakob Wirbel, Michael Kuhn, Claudia Eberl, Mihaela Pruteanu, Patrick Müller, Sarela Garcia-Santamarina, Elisabetta Cacace, Boyao Zhang, Cordula Gekeler , Tisya Banerjee, Exene Erin Anderson, Alessio Milanese, Ulrike Löber, Sofia K. Forslund, Kiran Raosaheb Patil, Michael Zimmermann, Bärbel Stecher, Georg Zeller, Peer Bork et Athanasios Typas, 13 octobre 2021, La nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03986-2

L’étude était un effort de collaboration, impliquant des chercheurs des groupes Typas, Bork, Zeller, Zimmermann et Patil de l’EMBL, ainsi que des collègues de l’Université de Tübingen, de la Ludwig-Maximilians-Universität München et du Max Delbrück Center for Molecular Medicine à Berlin. .

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