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En réduisant sévèrement les effets des antibiotiques, la formation de communautés de cellules bactériennes connues sous le nom de biofilms, peut être mortelle lors de chirurgies et d’infections des voies urinaires. Les chercheurs de Yale viennent tout juste de comprendre comment ces biofilms se développent et, éventuellement, comment les éradiquer.

Les biofilms pour se protéger du monde extérieur

Les biofilms se forment lorsque les cellules bactériennes se rassemblent et développent des structures qui les lient en une substance gluante. Cette colle peut protéger les cellules du monde extérieur et leur permettre de former des quasi-organismes complexes. Les biofilms se trouvent presque partout, y compris les cabines de douche non lavées ou la surface des lacs.

Parce que la coque protectrice peut empêcher les antibiotiques d’agir, les biofilms sont très dangereux quand ils envahissent les cellules humaines ou ils se forment sur des sutures, comme des cathéters utilisés lors de chirurgies. Dans les hôpitaux des milliers de décès sont imputables à des infections du site opératoire liées au biofilm et à des infections des voies urinaires.

« Les biofilms constituent un problème médical majeur, car ils rendent les infections bactériennes très difficiles à traiter », a déclaré Andre Levchenko, auteur principal de l’étude, publiée le 5 octobre dans Nature Communications.

La lutte contre les biofilms a été particulièrement difficile car on ne comprenait pas bien comment les cellules bactériennes effectuent la transition entre le comportement individuel et l’existence de structures collectives. Cependant, les chercheurs du laboratoire Levchenko, en collaboration avec des collègues de l’Université de Californie à San Diego, ont récemment découvert un mécanisme-clé pour la formation de biofilm qui permet également d’étudier ce processus de manière contrôlé et reproductible.

Les chercheurs ont conçu et fabriqué des dispositifs microfluidiques et de nouveaux gels contenant des cellules uropathogènes d’E. Coli, souvent à l’origine d’infections des voies urinaires. Ces dispositifs imitent l’environnement à l’intérieur des cellules humaines qui hébergent les bactéries envahissantes lors d’infections.

Les scientifiques ont pensé que les colonies bactériennes se développeraient au point d’être comprimées par les parois d’une chambre constituées de fibres ou de gel. Ce stress auto-généré était lui-même un déclencheur de la formation de biofilm.

Le biofilm permet aux bactéries de devenir résistantes aux antibiotiques

«C’était très surprenant, mais nous avons vu tout ce que vous attendez d’un biofilm», a déclaré Levchenko, professeur de génie biomédical John C. Malone et directeur du Yale Systems Biology Institute. « Les cellules ont produit les composants du biofilm et sont soudainement devenues très résistantes aux antibiotiques. Tout cela était accompagné d’une indication que les cellules étaient soumises à un stress biologique et que le stress provenait de cette interaction mécanique avec l’environnement. »

Avec cette découverte, a expliqué M. Levchenko, les chercheurs peuvent utiliser divers dispositifs imitant d’autres environnements cellulaires et explorer la formation de biofilms dans d’innombrables environnements et circonstances. Ils peuvent également utiliser les dispositifs présentés dans cette recherche pour produire des biofilms rapidement, avec précision et en grand nombre, de manière simple, peu coûteuse et reproductible, permettant de dépister les médicaments susceptibles de détruire la couche protectrice des biofilms et de les décomposer.

Cultiver des biofilms 

« Il est indispensable d’avoir un modèle de maladie comme celui-ci lorsque vous souhaitez effectuer ce type d’expériences pour le dépistage de drogue efficace », a-t-il déclaré. « Nous pouvons maintenant cultiver des biofilms dans des formes et des lieux spécifiques de manière totalement prévisible. » Ce qui permettra aux chercheurs de concevoir des médicaments pouvant s’attaquer aux biofilms et ainsi atteindre les bactéries qui causent des maladies.

Des solutions

Heureusement des solutions existent pour détruire les biofilms. L’entreprise Itram Higiene a conçu un produit enzymatique qui détruit les biofilms. Voici une vidéo montrant ce produit innovant :

Le seul problème avec ce produit c’est qu’il ne peut pas être ingéré, donc il ne peut pas protéger les êtres humains d’une infection où les bactéries formeraient des biofilms. Mais pouvoir nettoyer des lieux comme des sites opératoires dans un hôpital est déjà un bon début.

Source : Yale University