Antibiotique

Les antibiotiques sont des substances chimiques qui ont une action spécifique avec un pouvoir destructeur sur les micro-organismes. Elles sont dépourvues de toxicité pour les autres cellules. Ces molécules peuvent avoir une action drastique, c’est-à-dire bactéricide ou fongicide, leur efficacité peut être également limitée à empêcher le développement des micro-organismes(bactériostatique ou fongistatique).

Une substance antibiotique est donc un médicament qui a pour effet de tuer des bactéries de façon ciblée. Il se distingue d’un antiseptique qui détruit tout germe et parfois même la cellule, de manière non ciblée. Remarque : un antiseptique est un désinfectant non ingéré.

Le premier antibiotique identifié fut la pénicilline, dès la fin du XIX^e siècle, mais l’importance de cette découverte, ses implications et ses utilisations médicales ne furent comprises et élaborées qu’après sa redécouverte, entre les deux grandes guerres. Cet antibiotique a ouvert une voie nouvelle dans la lutte contre de nombreuses maladies qui étaient considérées incurables auparavant.

De nos jours, beaucoup d’antibiotiques sont connus mais leur utilisation croissante tend à entraîner des situations de résistance de certaines bactéries à certains antibiotiques. Le mécanisme le plus probable est sans doute que l’antibiotique utilisé crée une pression de sélection qui favorise les mutations naturelles (même rares) résistantes à l’antibiotique en question. Les spécialistes critiquent dans ce contexte la prescription parfois trop légère de certains antibiotiques. Le phénomène serait aussi amplifié par l’usage de doses trop faibles ou sur une durée trop courte.

Les résistances mènent parfois les épidémiologistes à préconiser un usage raisonné des antibiotiques (un peu à la manière de la gestion internationale concertée par l’OMS des médicaments antipaludéens).

À noter que les antibiotiques sont sans effet sur les virus, toutefois il arrive que ceux-ci soient prescrits dans le cas où l’organisme est affaibli, pour éviter que celui-ci ne devienne vulnérable à des bactéries.

Le choix de l'antibiotique dépend du germe responsable, de la localisation de l’infection et du terrain (insuffisance rénale ou hépatique, notion d’allergie...). Il peut être orienté par l'antibiogramme : le germe responsable est mis en culture dans une boîte de gélose contenant plusieurs pastilles d’antibiotiques qui vont inhiber plus ou moins le développement du microbe.

Certains antibiotiques sont bactéricides, c’est-à-dire, tuent les bactéries. D’autres ne sont que bactériostatiques, c’est-à-dire, empêchent le développement du germe.

Sommaire

1 Les familles d’antibiotiques

2 Le mode d’action des antibiotiques

2.1 Action sur la paroi bactérienne
2.2 Action sur la membrane des cellules
2.3 Action sur l’ADN
2.4 Action protéique

3 Les résistances aux antibiotiques

3.1 Résistance naturelle
3.2 Résistance acquise
3.3 Autres types de résistance
3.4 Mécanismes de transfert d’élément génétique
3.5 Modalité de résistance chez la bactérie

4 Résistances aquises courantes

Les familles d’antibiotiques

Il existe plus de 10 000 molécules antibiotiques mais seules une centaine sont efficaces et utilisables (1/4 sont des pénicillines). La plupart des antibiotiques sont produits par des procaryote, des champignons, des végétaux supérieurs, des animaux ou des lichens.

Voir l’article spécialisé sur les familles d’antibiotiques

Le mode d’action des antibiotiques

Action sur la paroi bactérienne

Ces antibiotiques agissent sur des cibles extra-cellulaires et ne sont actifs que sur les germes en croissance. Les cellules au repos ne sont pas perturbées par l’action de ces molécules.

Les antibiotiques bloquent la synthèse de la paroi, la cellule s’allonge sans faire de paroi (cloison) et elle explose sous l’effet de la pression osmotique interne. Si on ajoute un stabilisant osmotique, on obtient un protoplaste.

Exemples :

la bacitracine'
la pénicilline
les céphalosporines : Ces protéines interviennent en insérant de courtes chaînes de peptidoglycane (PDG) dans la structure pariétale.

Action sur la membrane des cellules

La polymyxine : Il s’agit d’un surfactant (détergent) qui agit avec les lipides membranaires et qui désorganise la bi-couche phospholipidique. Ceci détruit l’intégrité de la membrane, les éléments hydrosolubles sortent de la cellule. Cette molécule est efficace sur les cellules en croissances et au repos.

Action sur l’ADN

La mitomycine est une molécule dont la structure est asymétrique. Elle se fixe sur les brins de l’hélice d’ADN, fait un pontage. Ceci empêche la réplication de l'ADN en bloquant la progression de l’ARN polymérase.

L’actinomycine : Le mécanisme est identique à celui de la mitomycine sauf que cette molécule est symétrique. En se fixant sur le deux brins d’ADN cette molécule bloque la progression de l’ARN polymérase.

Les sulfamidés sont des analogues structurels de molécules biologiques. Le cellule va les reconnaître et les ingérer dans son métabolisme et comme ce sont des molécules analogues, les voies métaboliques seront bloquées. Ceci provoque une inhibition de la synthèse de base nucléique. Le cellule meurt par carence en base nucléique.

Action protéique

La streptomycine se fixe sur la petite sous-unité des ribosomes, empêche la traduction de l’ARNm et conduit à des erreurs de lecture.

Le chloramphénicol bloque la formation de la liaison peptidique. Il reconnaît le segment de la grosse sous-unité du ribosome bactérien (50 Svedberg) mais pas celle des ribosomes eucaryotes.

La tétracycline : en se fixant sur la sous-unité (30 S), elle bloque l’élongation de la chaîne polypeptidique.

L’érythromycine agit sur la partie 50 S du ribosome et bloque l’élongation de la chaîne polypeptidique.

La paromomycine mime l’extrémité d’un ARNt, prend sa place dans le ribosome et bloque l’élongation de la chaîne polypeptidique.

Les résistances aux antibiotiques

Résistance naturelle

On peut parler de résistance naturelle si toutes les souches d’une même espèce sont résistantes à un antibiotique. C’est l’expression d’une propriété innée reflétant l’empêchement d’accéder à la cible ou l’absence de la cible.

Résistance acquise

La résistance acquise advient lorsque quelques souches d’une même espèce normalement sensibles deviennent résistantes. Cette résistance peut-être acquise par mutagenèse : c’est une résistance chromosomique.

La mutation est spontanée avec une fréquence d’apparition de 10⁶ à 10⁷. C’est un événement rare. L’antibiotique n’est pas l’agent mutagène, il sert à sélectionner les mutants devenus résistants. Cela peut conduire à la résistance de toute une famille d’antibiotique.

Les mutations sont indépendantes, donc les chances d’avoir des résistances par mutagenèse à plusieurs antibiotiques sont rares. Une double résistance multiplie les probabilités d’apparition de résistance à chaque molécule, c’est-à-dire 10¹⁴.

Autres types de résistance

Les bactéries ont la capacité de transférer de l’information génétique. La plupart de ces cas de résistances se rencontrent à l’hôpital. C’est une information génétique exogène qui est récupérée par la bactérie.

Le premier cas de résistance fut observé en 1951 sur un patient japonais. Il a une infection à shigelle (une entérobactérie, c’est-à-dire un bacille gram-, immobile). La shigelle provoque une dysentérie qui pouvait être soignée par des sulfamidés, mais elle était devenu résistante à ces sulfamidés. Les chercheurs ont démontré que cette résistance était accompagnée par des résistances in vitro à d’autres antibactériens.

Ils ont isolé dans le tube digestif d’autres malades des souches d’Escherichia coli. (une autre entérobactérie, très répandue dans l’eau, le sol, le lait et les selles) qui avaient acquis une résistance aux sulfamidés par un transfert horizontal entre les deux espèces.

Mécanismes de transfert d’élément génétique

Les bactéries peuvent transférer des éléments mobiles de leur génome:Plasmides et transposons

Souvent les bactéries ont rassemblé plusieurs gènes de résistance sur leur plasmides et l’échangent.

Le transfert vertical est évident entre bactéries de même espèce.
Le transfert horizontal intervient en revanche dans les échanges entre bactérie Gram+ et bactérie Gram-. L’inverse Gram- vers Gram+ n’est pas réalisable car les gènes de Gram- ne sont pas exprimés chez Gram+.

La transduction : Le vecteur est un bactériophage. En se répliquant, le phage intègre une partie du génome bactérien. En quittant la cellule, il emporte des gènes supplémentaires (bactériens) qui pourront être transfectés dans une autre bactérie. Ce système est efficace, mais les échanges sont limités aux organismes proches phylogénétiquement pour la reconnaissance phage/bactérie.

La transformation : La bactérie acquiert et incorpore de l’ADN exogène nu présent dans son environnement. Cela peut être de l’ADN d’une bactérie morte qui, une fois capté, permet l’expression de ses gènes par la nouvelle bactérie. C’est un événement très rare qui existe chez les bactéries Gram-.

La conjugaison : l’ADN est transféré d’une bactérie donatrice à une bactérie réceptrice au cour d’un contact cellulaire étroit(pili). C’est le mode de transmission de transfert horizontal.

Modalité de résistance chez la bactérie

le brouillage : la bactérie synthétise des protéines qui peuvent séquestrer l’antibiotique ou le dégrader pour le rendre inoffensif (hydrolases, transférases...). Ce brouillage peut se faire à l’extérieur (bêta-lactamase) de la cellule comme à l’intérieur.

Le camouflage : la bactérie peut modifier la cible de l’antibiotique. Celle-ci n’est pas reconnue et devient insensible à l’antibiotique.

Le blindage : la bactérie empêche l’accès de l’antibiotique aux cibles intracellulaires, par :
- modification de la perméabilité membranaire
- mise en place d’un système d’expulsion de l’antibiotique. La pompe membranaire refoule l’antibiotique qui entre dans la cellule.

L’esquive : la bactérie substitue une autre molécule à la cible. L’antibiotique, en se fixant sur ce leurre, ne remplit pas son rôle.

Résistances aquises courantes

Le pneumocoque (Streptococcus pneumoniae) a développé une résistance par modification d’une protéine membranaire spécifique où se fixent les pénicillines (la PLP) imposant des doses plus élevées d’antibiotique (typiquement, l’amoxicilline) voire de contraindre à prescrire une céphalosporine de 3^e génération (souvent la ceftriaxone). Les résistances en France sont documentées depuis 1978. En 2000, on comptait environ 50% de souches résistantes, en particulier dans les grandes villes.

Les staphylocoques méti-résistants, particulièrement redoutables, sont insensibles aux pénicillines (chez eux aussi par modification de leurs PLP), mais aussi par production d’une bêta-lactamase et d’une méticilinase. Les infections à staphylocoque méti-R sont typiquement des infections nosocomiales sévères, responsables d’une lourde mortalité. Les glycopeptides sont une alternative thérapeutique classique.

La production de bêta-lactamase concerne plusieurs souches bactériennes : gonocoques, haemophilus influenzae, anaérobies, entérocoques.

AntibioQuizz (1)

Les antibiotiques détruisent-ils tous les microbes ?

Les antibiotiques sont des médicaments capables d’inhiber ou de détruire certaines bactéries. Ils ne sont d’aucune utilité sur les autres types de microbes comme les virus, les parasites ou les mycoses (champignons). En outre, ils ne traitent pas directement les symptômes d’une infection (fièvre, douleurs...).

Peut-on devenir résistant aux antibiotiques ?

Ce n’est pas le corps humain qui devient résistant à l’antibiotique mais les bactéries elles-mêmes en devenant moins sensibles au médicament ou plus du tout. Il s’agit d’un phénomène naturel, lié à l’évolution des espèces ; au contact des antibiotiques, les bactéries sensibles à l’antibiotique administré disparaissent, mais d’autres parviennent à survivre ou s’adaptent grâce à des modifications de leurs gènes. On dit alors qu’elles ont développé des résistances.

Les bactéries résistantes aux antibiotiques deviennent-elles plus nombreuses ?

À chaque fois que des antibiotiques sont utilisés lors d’un traitement, le risque de mutation génétique existe, les bactéries sensibles disparaissent, mais d’autres peuvent s’adapter et survivre.
Les hôpitaux, les maisons de retraites, les crèches et les écoles favorisent également le développement des résistances, car, dans ces bâtiments, se côtoient des personnes souvent traitées par antibiotiques. Cette prosmicuité favorise la transmission des nouvelles bactéries résistantes d’un individu aux autres.

Les enfants sont-ils plus souvent porteurs de bactéries résistantes que les adultes ?

Selon une étude française menée en 1999 sur des enfants, près de 53% des pneumocoques, responsables entre autres d’otites, de pneumonies, de méningites... étaient résistants à l’antibiotique de référence, la pénicilline.
La même étude menée sur des adultes a montré que seulement 40 % de ces bactéries étaient résistantes à cet antibiotique.
Cette différence peut s’expliquer :

- par une plus grande consommation d’antibiotiques par les enfants. En 2002, une étude a montré que les enfants de moins de 3 ans ont reçu quatre fois plus d’antibiotiques que le reste de la population

- par le fait que les enfants sont plus souvent malades que les adultes, et en plus reçoivent trop facilement des antibiotiques, alors que de nombreuses infections respiratoires, rhumes et autres otites, sont en fait dues dans 80 % des cas à des virus, contre lesquels les antibiotiques sont totalement inefficaces. Par exemple dans le cas de la bronchiolite du nourrisson, le meilleur des traitements constitue en une kinésithérapie.

La santé des enfants est-elle menacée par les bactéries résistantes ?

Il devient effectivement de plus en plus difficile de soigner des otites ou des méningites, puisque les bactéries ne sont pas toutes détruites par l’antibiotique prescrit.
Ce qui pousse les médecins à donner deux antibiotiques différents qu’ils pensent complémentaires, comme pour prendre les bactéries en tenaille, et de plus à augmenter les doses.

Le fait de prendre dans l’avenir moins d’antibiotiques inutiles, va-t-il permettre de réduire la résistance des bactéries ?

Il est difficile aujourd’hui de répondre à cette question ! Car il n’y pas encore eu réellement en France, sur l’ensemble de la population, de changement significatif dans la prescription des antibiotiques, et il n’y a donc pas assez de recul.
Cependant, si on se réfère à certains autres pays, et à une expérience test réalisée dans le département des Alpes-Maritimes, il s’avère qu’un lien entre moins d’antibiotiques et le développement moins rapide de la résistance des bactéries, peut effectivement être rapidement observé.

Initialement à l’expérience, les médecins avaient observé, sur une durée de 4 années, une augmentation de 20% de la présence de pneumocoques résistants chez les enfants. Après une campagne d’information, à laquelle ils ont adhéré, la prise d’antibiotiques a baissé de 10% et la résistance n’a plus augmenté, restant à un même niveau de 64% de bactéries résistantes.

Actualités

L’Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé a pris la décision de retirer du marché, après le 30 juin 2003, quinze médicaments contenant des antibiotiques, censés soulager les rhumes, rhinopharyngites et sinusites. Ces médicaments jugés « non utiles à la guérison » et comme « pouvant favoriser l’apparition et la diffusion des résistances bactériennes », étaient, pour la plupart, proposés en solutions nasales, en sprays ou en gouttes. Il s’agit : de Cortifra, Framyxone, Frazoline, Isofra, Pivalone neomycine, Polydexa neosynephrine, Rhin ATP, Rhinobiotal 1,25%, Rhinotrophyl, Rhinyl, Soframycine 1,25%, Soframycine 100 g, Soframycine hydrocortisone, Soframycine naphazoline.
Il a été estimé que le recours à la solution physiologique pour laver le nez et au paracétamol ou à l’aspirine pour soulager la fièvre et la douleur, pouvait les remplacer avantageusement.

Voir aussi

Biologie | Immunologie | Microbiologie

Références

(1) AntibioQuizz réalisé d’après les communications des professeurs Patrick Choutet et Pierre Dellamonica à des journaux de vulgarisation.