63 rue Buffon 75005 Paris
Site créé le 24 octobre 2004 | Modifié le 08 février 2006 |
Plus d'information! | Table des matières de la thèse | Copie de la page de couverture |
---|
Thèse de Sciences physiques : mention pharmacologie moléculaire
et cellulaire
présentée à Université Pierre et Marie Curie, Paris 6
pour obtenir le grade de Docteur de 3e cycle
par
Chantal Le Bouguenec
Etude de la variabilité dans l'expression de la résistance
des bactéries aux b-lactamines
soutenue
le 4 janvier 1980
devant
la commission d'examen :
Le
Pecq, J., président
EVOLUTION DES
ESPECES BACTERIENNES VERS LA RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES
L'ère des antibiotiques débute
en 1929 par la découverte de la pénicilline par A. Fleming. La pénicilline G assure
en 1941,
la relève des sulfamides, agents antibactériens de synthèse très utilisés
pendant l'entre deux guerres. De la mise en pratique de la pénicilline G jusqu'à
celle de l'acide nalidixique en 1962, des produits ayant un mode d'action
original apparaissent tous les deux ou trois ans. Ils sont isolés de champignons
inférieurs et de bactéries (actinomycètes et bacillus). Parmi les très
nombreuses substances antibactériennes isolées et étudiées, un petit nombre
est retenu pour l'usage clinique. Ces produits sont les chefs de file des familles d'agents
antibactériens utilisés aujourd'hui.
On constate toutefois, dans les
laboratoires de bactériologie clinique, que de très nombreuses souches ne se
comportent pas à l'égard des antibiotiques conformément à ce que le spectre
d'activité de chacun de ces produits laissait supposer. Ainsi, des
gonocoques résistants aux sulfamides apparaissent en 1941. Les staphylocoques vont
également poser des problèmes thérapeutiques sérieux en développant des
mécanismes de résistance à diverses substances dès que l'usage de la pénicilline
se généralise, on voit se multiplier les souches résistantes. Dès 1950, la
majorité des infections staphylococciques hospitalières sont dues à des souches
résistantes. Cette résistance à la pénicilline G atteint, en 1969, 80 pour cent des
souches hospitalières (Smith et col., 1969). L'introduction ultérieure des
autres antibiotiques est suivie d'une évolution comparable : tel est le cas
successivement de la streptomycine, du chloramphénicol, des tétracyclines, de
l'érythromycine. Ces résistances atteignent, en 1957, respectivement 70, 40, 60
et 20 pour cent des souches hospitalières.
Certains bacilles Gram-négatif
montrent encore plus d'adaptation que les staphylocoques. Ce sont les
entérobactéries, le bacille pyocyanique et les acinetobacter. Le nombre fort élevé, en
milieu hospitalier, de bacilles Gram-négatif résistants et, souvent,
multirésistants pose actuellement des problèmes thérapeutiques aigus.
Quelques groupes bactériens sont
restés sensibles aux antibiotiques. Ce sont la majorité des streptocoques (à
l'exception des entérocoques), des pneumocoques, des méningocoques, des
hémophiles et des anaérobies Gram-positif.
L'apparition des antibiotiques
d’hémi-synthèse apporte une réponse aux premiers problèmes posés par le développement
de la résistance
des bactéries. Alors que les premiers antibiotiques sont le fruit
d'une recherche au hasard, à partir de micro-organismes naturels, les
antibiotiques semi-synthétiques résultent de modifications de la formule
chimique initiale, susceptibles d'apporter des améliorations dans l'activité du
produit.
Il s'agit :
- des pénicillines semi-synthétiques (ex. : méthicilline) actives
sur les staphylocoques résistants à la pénicilline G ;
- des céphalosporines actives sur les entérobactéries résistantes
à la pénicilline G, 1'ampicilline et la carbénicilline ;
- des aminoglycosides;
- des macrolides et des dérivés de la streptogramine ;
- de l'association de sulfamides et du triméthoprime.
La venue de ces produits n‘apporte que
des succès temporaires. De nouveaux problèmes thérapeutiques sont posés par
l'apparition de : la résistance des staphylocoques à la méthicilline (15 à 4.0
pour cent des staphylocoques hospitaliers sont actuellement résistants à la
méthicilline), la résistance aux tétracyclines et aux macrolides des
streptocoques et pneumocoques, la résistance aux pénicillines des hémophiles et
des gonocoques. Beaucoup d'antibiotiques dits à large spectre, n'apparaissent
plus aujourd'hui entièrement fiables et utilisables en pratique courante. La
découverte d'antibiotiques réellement nouveaux étant exceptionnelle, l'étude de
la résistance des bactéries aux agents microbiens est devenue une nécessité.
Les enzymes hydrolysant les b-lactamines sont produites par une grande variété de bactéries
Gram-positif et Gram-négatif. Malgré de nombreuses différences chimiques et
biologiques, certaines ressemblances entre toutes ces enzymes, permettent de
supposer une origine évolutive commune pour ces protéines (Pollock, 1967). Le
fait de trouver ces enzymes dans des micrcorganismes producteurs de b-lactamines (tels Streptomyces : Ogawara, 1975) suggère
que l'apparition des b-lactamases n'est pas totalement sans
rapport avec la présence des b-lactamines dans ces souches. Chez ces
procaryctes, les b-lactamases joueraient un rôle de
réguLateur dans la production d’antibiotique (Demain, 1974).
Une origine possible des gènes codant
pour les b-lactamases serait les gènes de
structure des enzymes impliquées dans la synthèse du peptidoglycane (Sykes et
Matthew, 1976 ; Ogawara et col., 1978 ; Richmond, 1978).
D’autre part, il est maintenant admis
que les récepteurs des b-lactamines sont des enzymes du système
catalytique participant à l’élaboration du peptidoglycane (Ohya et col., 1979).
Chez Streptomyces, une des PBp ("protein Binding Penicillin") montre
une activité b-lactamase.
Nous avons étudié une souche de B.
catarrhalis résistante aux pénicillines. L'enzyme produite par cette souche
est une pénicillinase. Par ailleurs, nous avons actuellement à l'étude des
souches de streptocoques, résistantes à la pénicilline G, biosynthétisant une
pénicillinase. Ces deux enzymes sont apparemment chromosomiques. Ainsi, la
description de ces enzymes nous empêche de réfuter une possible relation
phylogénique entre les pénicillinases et des enzymes chromosomiques. Nous
pensons que ces activités b-lactamases pourraient être, comme
dans le cas des Streptomyces, dues à des récepteurs des b-lactamines.
Les bactéries Gram-négatif produisent
des céphalosporinases chromosomiques spécifiques des espèces. D'autre part, des plasmides
gouvernant la synthèse de b-lactamases, y sont aussi très
souvent rencontrés. Ces plasmides codent pour des pénicillinases. L'origine
des facteurs R. et des déterminants de résistance qu'ils portent, est toujours
inconnue. On peut émettre l’hypothèse que ces derniers sont issus de gènes
chromosomiques qui se seraient intégrés dans des plasmides par des événements
de recombinaison analogues à ceux impliqués dans la formation des
facteurs F-prime (Watanabe, 1963, 1967. Cependant, cette hypothèse est très
controversée. Par exemple, nous ne retrouvons pas les transposons responsables
de la synthèse ces enzymes TEM, au niveau des chromosomes bactériens.
L'origine des gènes plasmidiques est
peut-être à rechercher du côté des procaryotes producteurs de b-lactamines.
Naturellement, la connaissance des
séquences primaires des récepteurs, des pénicillinases et des
céphalosporinases enrichira le débat concernant la filiation génétique de ces constituants
bactériens. En attendant ces informations, nous avons essayé de reproduire, par
des mutations ponctuelles, impliquant la substitution d'aminoacides, l'évolution
génétique qui amènerait une b-lactamase à inverser son spectre d'activité :
c’est-à-dire obtenir une céphalosporinase à partir d'une pénicillinase et vice
versa. Un tel travail a été entrepris par Pollock (1967) chez les bactéries
Gram-positif et a donné un résultat positif. Par deux mutations ponctuelles
successives, il a obtenu une inversion du spectre d'activité d'une pénicillinase
chez B. licheniforrnis.
Nous n'avons pas réussi in vitro
à obtenir un tel phénomène, ni à partir d'une pénicillinase, ni à partir d'une céphalosporinase.
Par contre, nous avons isolé chez E. coli, hébergeant un plasmide codant
pour le TEM2 , une enzyme mutée ayant le même profil déclivité que
1'enzyme "sauvage", mais dont les constantes d'affinité sont
profondément altérées. On a, ainsi, certainement mis en évidence une mutation
entraînant une substitution d'un aminoacide du site actif de la b-lactamase TEM2. Nous poursuivons actuellement l'identification
de cet aminoacide. L’étude de telles protéines est une bonne
approche de la connaissance des relations structure-activité des b-lactamases au niveau du site actif. Dans l'avenir, la
connaissance des sites actifs va permettre d'entreprendre de nouvelles
recherches moins empiriques pour la synthèse de nouvelles b-lactamines résistantes aux b-lactamases et
pour la production de nouveaux inhibiteurs.
MOTS CLEFS :
activité / agent / aminoacide / antibactérien / antibiotique / bacille / bactérie /
céphalosporinase / clinique / enzyme / étude / facteur / gène / gonocoque / gram-négatif /
gram-positif / hypothèse / macrolide / méthicilline / micro-organisme / mutation /
pénicillinase / pénicilline / peptidoglycane / plasmide / pneumocoque / pollock / procarycte /
protéine / récepteur / résistance / souche / staphylocoque / streptocoque / streptomycine /
sulfamide / synthèse / TEM2 / tétracycline / lactamase / lactamine / le pecq
|
visiteurs |
---|