Les bactéries vivant sur les insectes pourraient fournir de nouveaux antibiotiques
De nombreux antibiotiques utilisés aujourd'hui proviennent de bactéries vivant dans le sol. Maintenant, des recherches récentes révèlent que les bactéries qui vivent sur les insectes pourraient être plus efficaces pour combattre les super-bactéries courantes résistantes aux médicaments que les bactéries du sol.
Des scientifiques de l'Université du Wisconsin-Madison ont mené l'enquête la plus vaste et la plus approfondie jamais réalisée sur l'activité antibiotique des microbes qui vivent sur les insectes.
Un point culminant de la nouvelle étude est la découverte d'un nouvel antibiotique dans le Cyphomyrmex fourmi, qui est une espèce brésilienne qui cultive des champignons. Les chercheurs ont nommé le composé cyphomycine.
Les tests de laboratoire ont démontré que la cyphomycine pouvait combattre les champignons qui ont vaincu la plupart des autres antibiotiques. Le composé a également traité une infection fongique chez la souris sans provoquer d'effets secondaires toxiques.
Dans un récent Communications de la nature article sur ces résultats, l'équipe explique que le manque de nouveaux antibiotiques contribue à la menace mondiale croissante d'infections résistantes aux antibiotiques.
«Grâce à notre évaluation systématique», notent les auteurs, «nous montrons que les microbiomes d'insectes présentent une source prometteuse de nouveaux produits naturels.»
La menace croissante de la résistance aux antibiotiques
La résistance aux antibiotiques survient lorsque des bactéries infectieuses, des champignons et d'autres agents pathogènes ne succombent plus aux médicaments qui les tuaient. Au lieu de cela, ils continuent de croître.
Les infections dues à des agents pathogènes résistants aux antibiotiques nécessitent généralement des séjours hospitaliers plus longs et un plus grand nombre de visites de suivi chez les médecins. De plus, les traitements ont tendance à avoir des coûts plus élevés et des effets secondaires plus toxiques.
En 2018, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) a publié des données de surveillance confirmant la gravité de la menace mondiale que représente la résistance aux antibiotiques.
Les données révèlent que, dans le monde, certaines des infections les plus courantes deviennent résistantes aux médicaments.
Aux États-Unis, les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) estiment que les bactéries résistantes aux antibiotiques infectent au moins 2 millions de personnes et causent 23 000 décès chaque année.
L'une des principales préoccupations concernant la crise mondiale de la résistance aux antibiotiques est que les types et le nombre de nouveaux médicaments en cours de développement ne seront pas suffisants pour surmonter la menace.
L'OMS a réitéré son avertissement à ce sujet dans un rapport de 2017. L'agence mondiale a déclaré que la plupart des 51 antibiotiques en développement clinique étaient des «modifications de classes d'antibiotiques existantes» et n'offriraient que des solutions à court terme.
Autant de bactéries dans les insectes que dans le sol
La plupart des types d'antibiotiques utilisés aujourd'hui proviennent de Streptomyces les bactéries, un grand genre qui a commencé à évoluer il y a environ 400 millions d'années.
Au cours de cette période, Streptomyces les espèces ont évolué et se sont adaptées à différents habitats, tels que le sol et les insectes. La chimie des composés produits par les bactéries reflète leurs lignées divergentes.
Des études génétiques ont montré qu'une seule souche de Streptomyces pourrait potentiellement produire des dizaines de composés similaires à ceux déjà utilisés comme antibiotiques. En outre, les bactéries contiennent un grand nombre «d'ensembles de gènes biosynthétiques pertinents».
Pour ces raisons, les scientifiques étudient de manière intensive Streptomyces bactéries dans l'espoir de découvrir de nouveaux médicaments pour lutter contre la résistance aux antibiotiques.
Cependant, les auteurs de la nouvelle étude soulignent que la recherche de nouveaux antibiotiques dans le sol Streptomyces «Redécouvrez en grande partie des composés connus.» Ils notent également qu'aucune étude n'a systématiquement recherché les microbiomes. Alors, ils ont choisi de se concentrer sur Streptomyces chez les insectes.
Ils ont collecté plus de 2500 espèces d'insectes, allant des fourmis, abeilles et mouches aux coléoptères, aux mites, aux papillons, etc. Environ un tiers provenait de régions à climat tempéré, un autre tiers venait des tropiques et le reste venait de régions plus froides, comme l'Arctique.
Les chercheurs notent que, contrairement à «l'hypothèse dominante» selon laquelle Streptomyces les espèces sont les plus abondantes dans le sol, leurs découvertes suggèrent que les bactéries sont tout aussi abondantes chez les insectes.
Les bactéries des insectes sont plus puissantes
Les insectes ont produit plus de 10 000 souches de bactéries à tester. Les chercheurs ont également examiné 7 000 souches provenant du sol et des plantes.
Une batterie très puissante et intensive de tests a suivi, impliquant plus de 50 000 essais au total.
L'équipe a testé la qualité de chaque souche de Streptomyces a été en mesure d'arrêter la croissance de 24 types de germes différents, dont certains pouvant causer de graves dommages, comme la superbactérie résistante à la méthicilline Staphylococcus aureus (SARM).
Les résultats ont montré que Streptomyces les souches provenant d'insectes étaient capables de combattre les bactéries infectieuses et les champignons plus puissamment que les souches provenant du sol ou des plantes.
L'équipe a également testé certaines des souches les plus prometteuses chez la souris. Ces souches étaient très efficaces pour tuer les infections bactériennes et fongiques, et seules quelques-unes avaient des effets secondaires toxiques.
Dans une autre partie de l'étude, les chercheurs se sont concentrés sur la cyphomycine, un composé antifongique qu'ils avaient trouvé dans Streptomyces bactéries sur le brésilien Cyphomyrmex fourmi qui pousse des champignons.
Après avoir analysé la structure chimique de la cyphomycine, ils l'ont purifiée et ont montré qu'elle pouvait traiter Candida albicans Chez la souris. C. albicans est un champignon qui infecte couramment les personnes dont le système immunitaire est affaibli. Le composé semble également avoir peu d'effets secondaires toxiques chez les souris.
Laissez les insectes «faire la prospection»
L'équipe n'a pas été surprise de constater que les insectes pouvaient être une riche source de nouveaux antibiotiques. La survie des insectes dépend de la coévolution avec des microbes qui aident à combattre les agents pathogènes qui évoluent également.
Les chercheurs soulignent également que parce que les bactéries ont co-évolué avec les insectes, elles pourraient offrir deux avantages. Premièrement, ils sont moins susceptibles d'être toxiques et, deuxièmement, ils pourraient être efficaces contre les agents pathogènes résistants aux médicaments.
«Les insectes font la prospection pour nous», explique Cameron R. Currie, professeur de bactériologie et auteur principal de l'étude.
Lui et ses collègues concluent:
«La promesse de Streptomyces en tant que nouvelle source d'antimicrobiens a le potentiel de redynamiser les pipelines de découverte antibactériens et antifongiques stagnés. »
