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Les scientifiques ont traditionnellement cru que combiner plus de deux médicaments pour lutter contre les bactéries nocives produirait des rendements décroissants. La théorie qui prévaut est que les avantages supplémentaires de la combinaison de trois médicaments ou plus seraient trop petits pour être importants ou que les interactions entre les médicaments feraient disparaître leurs avantages.

Une combinaison d’antibiotiques est plus efficace qu’un seul

Maintenant une équipe de biologistes de l’UCLA a découvert des milliers de combinaisons d’antibiotiques à quatre et à cinq médicaments qui sont plus efficaces pour éliminer les bactéries nocives, que ne le suggèrent les avis les plus courants. Leurs découvertes, rapportées aujourd’hui dans la revue npj Systems Biology and Applications, pourraient constituer une étape majeure vers la protection de la santé publique à un moment où les agents pathogènes et les infections courantes deviennent de plus en plus résistant aux antibiotiques.

« Il existe une tradition d’utilisation d’un seul médicament, peut-être deux », a déclaré Pamela Yeh, l’un des auteurs principaux de l’étude et professeur adjoint d’écologie et de biologie évolutive à l’UCLA. « Nous proposons une alternative qui semble très prometteuse. Nous ne devrions pas nous limiter à des combinaisons uniques ou à deux médicaments dans notre boîte à outils médicale. Nous prévoyons que plusieurs de ces combinaisons fonctionneront beaucoup mieux que les antibiotiques existants.  »

18 278 combinaisons contre E. coli.

En travaillant avec huit antibiotiques, les chercheurs ont analysé comment toutes les combinaisons possibles de quatre et cinq médicaments, y compris de nombreuses différentes doses – soit un total de 18 278 combinaisons – agissaient contre E. coli. Ils espéraient que certaines de ces combinaisons seraient très efficaces pour tuer les bactéries, mais ils ont été surpris par le nombre de combinaisons puissantes qu’ils ont découvert.

Pour chaque combinaison testée, les chercheurs ont tout d’abord prédit l’efficacité avec laquelle ils pensaient pouvoir arrêter la croissance d’E. Coli. Parmi les combinaisons à quatre médicaments, 1 676 groupes ont obtenu de meilleurs résultats que prévu. Parmi les combinaisons à cinq médicaments, 6 443 groupes ont été plus efficaces que prévu.

« J’ai été époustouflé par le nombre de combinaisons efficaces en augmentation du nombre de médicaments », a déclaré Van Savage, un autre auteur principal de l’étude et professeur d’écologie et de biologie génétique et biomédicale à l’UCLA. « Les gens peuvent penser qu’ils savent comment les combinaisons de médicaments vont interagir, mais elles ne le font pas vraiment. »

Par ailleurs, 2 331 combinaisons à quatre médicaments et 5 199 combinaisons à cinq médicaments ont été moins efficaces que ce à quoi les chercheurs s’attendaient, a déclaré Elif Tekin, l’auteur principal de l’étude, et chercheur post-doctoral à l’UCLA.

Des mécanismes différents pour cibler E. coli.

Certaines de ces combinaisons à quatre et cinq médicaments ont été efficaces au moins en partie parce que les médicaments individuels ont des mécanismes différents pour cibler E. coli. Les huit testés par les chercheurs de l’UCLA fonctionnent de six manières différentes.

« Certains médicaments attaquent les parois cellulaires, d’autres attaquent l’ADN à l’intérieur », a déclaré Savage. « C’est comme attaquer un château ou une forteresse, en combinant différentes méthodes d’attaque, pour être plus efficace qu’une simple attaque. »

Yeh a déclaré: « un ensemble peut être beaucoup plus, ou beaucoup moins, que la somme de ses parties, comme on le voit souvent avec une équipe de baseball ou de basket-ball. » Yeh a ajouté que, bien que les résultats soient très prometteurs, les combinaisons de médicaments ont été testées en laboratoire seulement et il faudra probablement des années d’évaluation pour que ces combinaisons soient offertes comme des traitements possibles pour les patients.

« Avec le spectre de la résistance aux antibiotiques qui menace de ramener les soins de santé à l’ère pré-antibiotique, la capacité d’utiliser plus judicieusement des combinaisons d’antibiotiques préexistants qui perdent de la puissance est la bienvenue », a déclaré Michael Kurilla, directeur de la Division de l’innovation clinique. au National Institutes of Health / Centre national pour l’avancement de la science translationnelle. « Ce travail accélérera les tests chez l’homme pour les infections bactériennes, qui ne répondent plus aux antibiotiques traditionnels. »

Les chercheurs ont créé un logiciel en accès libre basé sur leur travail qu’ils prévoient de mettre à la disposition d’autres scientifiques l’année prochaine. Ce logiciel permettra à d’autres chercheurs d’analyser les différentes combinaisons d’antibiotiques étudiées par les biologistes de l’UCLA et d’obtenir les données de leurs propres tests de combinaisons de médicaments.

Utiliser le logiciel MAGIC

L’une des composantes du logiciel est une formule mathématique permettant d’analyser l’interaction de plusieurs facteurs, que les scientifiques de l’UCLA ont développée dans le cadre de leurs recherches, appelée « mathematical analysis for general interactions of components » ou « MAGIC ».

« Nous pensons que MAGIC est un outil généralisable qui peut être appliqué à d’autres maladies – y compris les cancers – et dans de nombreux autres domaines avec trois composants interactifs ou plus, pour mieux comprendre le fonctionnement d’un système biologique », a déclaré Tekin. Savage a déclaré qu’il prévoyait d’utiliser les concepts de ce cadre dans ses recherches sur la façon dont la température, la pluie, la lumière et d’autres facteurs affectent les forêts tropicales amazoniennes.

Lui, Yeh et Mirta Galesic, professeur de dynamique sociale humaine au Santa Fe Institute, utilisent également MAGIC pour étudier l’influence de leurs parents, amis, écoles, médias et autres institutions sur la formation des idées – et comment ces facteurs interagissent entre eux.

« Cela correspond parfaitement à notre intérêt pour les composants interactifs », a expliqué Yeh.

Source : University of California – Los Angeles.