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Je ne sais pas si vous avez remarqué, mais les probiotiques sont de plus en plus populaires, et ce ne sont pas de petits chercheurs dans leurs salons qui ont découvert de nouvelles façons de les utiliser; ce sont des ingénieurs du MIT. En effet, les ingénieurs de cette prestigieuse institution ont mis au point un mélange de bactéries naturelles et modifiées pour diagnostiquer et traiter le choléra, une infection intestinale qui provoque une déshydratation sévère.

Le choléra tue environ 95 000 personnes par an

Les épidémies de choléra sont généralement causées par de l’eau contaminée, et les infections peuvent devenir fatales si elles ne sont pas traitées. Le traitement le plus commun est la réhydratation, qui doit être faite par voie intraveineuse si le patient est extrêmement déshydraté. Cependant, le traitement par voie intraveineuse n’est pas toujours disponible pour les patients qui en ont besoin, et la maladie tue environ 95 000 personnes par an.

Ce nouveau mélange de probiotiques de l’équipe du MIT pourrait être consommé régulièrement à titre préventif, dans les régions où le choléra est commun ou utilisé pour traiter les personnes peu après l’infection, explique James Collins, professeur de génie médical et de science à l’Institut de génie médical du MIT.

« Notre objectif était d’utiliser une biologie synthétique pour développer un moyen peu coûteux de détecter et de diagnostiquer ainsi que supprimer ou traiter les infections cholériques », explique Collins, qui est l’auteur principal de l’étude. « Si l’on pouvait suivre rapidement et à peu de frais cette maladie et la traiter avec des probiotiques naturels ou artificiels, cela pourrait changer la donne dans de nombreuses parties du monde. »

Les auteurs principaux de cet article publié dans Science Translational Medicine, sont Ning Mao, ancien étudiant de l’Université de Boston, Andres Cubillos-Ruiz, postdoctorat au MIT, et Ewen Cameron, ancien postdoctorant du MIT.

Détection et traitement

Pour créer leur «diagnostic vivant» du choléra, les chercheurs ont choisi une souche de bactérie appelée Lactococcus lactis, qui est sans danger pour la consommation humaine et qui est utilisée dans la production de fromage.

Ils ont conçu dans cette bactérie un circuit génétique qui détecte une molécule produite par Vibrio cholerae, le microbe qui cause le choléra. Lorsque L. lactis découvre une molécule, connue sous le nom de CAI-1, elle déclenche une cascade de signalisation qui active une enzyme appelée bêta-lactamase. Cette enzyme produit une couleur rouge qui peut être détectée en analysant des échantillons de selles. Ce processus prend maintenant plusieurs heures, mais les chercheurs espèrent raccourcir ce temps.

Les chercheurs avaient espéré développer davantage L. lactis afin qu’elle puisse traiter ou prévenir les infections cholériques. Ils ont commencé par fabriquer les microbes pour produire des peptides antimicrobiens capables de tuer V. cholerae, mais ils ont finalement découvert que les peptides étaient rendus inoffensifs après avoir été sécrétés par les cellules.

Heureusement, l’équipe a découvert que L. lactis non modifié peut effectivement tuer les microbes du choléra en produisant de l’acide lactique, un sous-produit naturel de leur métabolisme. L’acide lactique rend l’environnement gastro-intestinal plus acide, inhibant la croissance de V. cholerae.

La version modifiée de L. lactis ne produit pas suffisamment d’acide lactique pour tuer les microbes du choléra. Les chercheurs ont donc combiné les bactéries modifiées avec la version non modifiée pour créer un mélange de probiotiques capables de détecter et de traiter le choléra. Lors de tests sur des souris, les chercheurs ont découvert que ce mélange de probiotique pouvait empêcher le développement d’infections cholériques et pouvait également traiter les infections existantes.

Une alternative aux antibiotiques

Collins explique qu’il prévoit que les probiotiques, qui pourrait être incorporé dans une pilule ou une boisson de type yaourt, pourrait être utilisé soit comme mesure préventive soit pour traiter les infections une fois qu’elles sont là. Avoir la capacité de diagnostiquer facilement le choléra pourrait également aider les responsables de la santé publique à détecter les épidémies plus tôt et à surveiller la propagation de la maladie.

« Je suis particulièrement enthousiasmé par cette étude car elle présente une série de possibilités pratiques et de grande envergure, ainsi que des avancées scientifiques », explique Matthew Chang, professeur agrégé de biochimie à l’Université nationale de Singapour, qui n’a pas participé à cette recherche.

« Par exemple, cette étude nous permet certainement d’envisager l’utilisation directe des probiotiques en combinaison avec leurs formes modifiées pour la surveillance et la prévention du choléra », explique Chang. « De plus, beaucoup de chercheurs peuvent tirer parti de cette étude pour concevoir diverses stratégies prophylactiques basées sur l’alimentation contre d’autres maladies infectieuses transmissibles. »

L’équipe du MIT étudie actuellement la possibilité d’utiliser cette approche pour lutter contre d’autres microbes, tels que Clostridium difficile, qui cause des infections gastro-intestinales, et des bactéries appelées entérocoques, qui peuvent causer de nombreux types d’infections.

«L’utilisation de probiotiques pour traiter une maladie suscite un intérêt croissant, en grande partie à cause de la reconnaissance croissante des microbiomes et le rôle qu’ils jouent dans la santé et la maladie, et du besoin urgent de trouver des solutions de rechange aux antibiotiques». Cette recherche a été financée par la Defense Threat Reduction Agency, la Fondation Gates et le Groupe Paul G. Allen Frontiers.

Source : MIT