Microbiote

npj Biofilms et Microbiomes volume 8, Numéro d'article : 70 (2022) Citer cet article

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Les microbiomes sont très recherchés par l'exploitation biotechnologique, en particulier celui du rumen, en raison de leur complexité et de leur diversité. Dans cette étude, les peptides antimicrobiens (AMP) du microbiome du rumen (Lynronne 1, 2, 3 et P15) ont été évalués pour leur potentiel thérapeutique contre sept souches cliniques de Pseudomonas aeruginosa. Tous les AMP présentaient une activité antimicrobienne contre toutes les souches, avec des concentrations minimales inhibitrices (CMI) allant de 4 à 512 µg/mL. La cinétique de destruction temporelle de tous les AMP à des valeurs de CMI 3 × contre les souches PAO1 et LES431 a montré une destruction complète en 10 min à 4 h, bien que les P15 ne soient pas bactéricides contre la PAO1. Tous les AMP ont inhibé de manière significative la formation de biofilm par les souches PAO1 et LES431, et les tests d'induction de résistance n'ont montré aucune diminution de l'activité contre ces souches. La cytotoxicité de l'AMP contre les cellules pulmonaires humaines était également minime. En termes de mécanisme d'action, les AMP ont montré une affinité envers les lipides membranaires bactériens PAO1 et LES431, perméabilisant efficacement la membrane de P. aeruginosa. L'analyse du transcriptome et du métabolome a révélé une activité catalytique accrue au niveau de la membrane cellulaire et une promotion de la β-oxydation des acides gras. Enfin, les tests réalisés avec le modèle d'infection Galleria mellonella ont montré que Lynronne 1 et 2 étaient efficaces in vivo, avec un taux de survie de 100 % après un traitement à 32 mg/kg et 128 mg/kg, respectivement. Cette étude illustre le potentiel thérapeutique des PAM dérivés du microbiome contre les infections à P. aeruginosa.

Les microbiomes offrent une ressource largement inexploitée de nouveaux bioactifs destinés à l’exploitation biotechnologique en raison de leur complexité et de leur diversité. Le rumen est un excellent exemple dans lequel les bactéries, les champignons, les protozoaires et les phages interagissent en symbiose pour récolter l’énergie des aliments ingérés1. Cependant, comme la plupart des microbiomes, les microbes du rumen manifestent un comportement compétitif lorsque les conditions nécessitent une résilience pour survivre. La production de nouveaux antimicrobiens par les microbes du rumen a été récemment démontrée, et ceux-ci pourraient bien contribuer à la compétitivité2,3,4,5,6. Beaucoup de ces antimicrobiens sont classés comme peptides antimicrobiens (AMP) et se sont également révélés efficaces contre une gamme de bactéries pathogènes, illustrant leur application médicale potentielle ainsi que leur rôle dans le maintien de la fonction du microbiome du rumen2,3. En effet, une étude réalisée par O'Neill en 2016 a présenté six stratégies possibles nécessitant des recherches afin de traiter les infections bactériennes multirésistantes, parmi lesquelles les AMP7.

Les AMP sont normalement cationiques et constituent un groupe de molécules structurellement diversifiées, composées de courtes séquences peptidiques, efficaces contre les bactéries potentiellement pathogènes, tout en étant capables de moduler les défenses innées et le processus inflammatoire8. Il existe un nombre croissant d’AMP dotés d’un large spectre d’activité biologique, très prometteurs pour des applications biomédicales potentielles, car ils peuvent réguler les réactions pro-inflammatoires, stimuler la prolifération cellulaire, favoriser la cicatrisation des plaies en modulant la migration cellulaire, etc.9. Leurs mécanismes antimicrobiens sont uniques et lorsqu’ils sont utilisés en association avec des antibiotiques traditionnels, les AMP cationiques peuvent élargir leur spectre et leurs effets thérapeutiques10. Les AMP cationiques sont présents naturellement dans une grande variété d'organismes et constituent un composant majeur du système immunitaire inné11. Ils sont continuellement découverts et, s'ils sont développés de manière stratégique, ils pourraient faire progresser le traitement des infections résistantes aux médicaments.

En effet, le développement stratégique de nouveaux antimicrobiens n’a jamais été aussi important alors que la multirésistance aux médicaments (MDR) augmente et diminue par conséquent notre capacité à traiter les infections bactériennes MDR, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) prédisant que d’ici 2050, les décès associés aux bactéries MDR être plus élevé que les décès dus au cancer. L’OMS a également identifié les agents pathogènes ESKAPE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter Specs) comme étant les plus préoccupants car ils présentent une vaste MDR et sont responsables de la plupart des infections nosocomiales et des plaies dans le monde12. Les agents pathogènes ESKAPE possèdent une gamme de mécanismes de résistance aux antimicrobiens, notamment l'inactivation enzymatique, la formation de biofilm, la modification de la perméabilité cellulaire et la modification des cibles médicamenteuses13. En effet, les biofilms microbiens peuvent rendre inefficaces de nombreux traitements antibiotiques et composants du système immunitaire de l’hôte14. De plus, la formation de biofilms complexes par P. aeruginosa a été impliquée comme un contributeur majeur au retard de cicatrisation des plaies chroniques15 et depuis plus de 40 ans, l'infection chronique à P. aeruginosa chez les patients atteints de mucoviscidose a été considérée comme une infection orientée biofilm14. Par conséquent, très peu de nouveaux antibiotiques sont disponibles pour traiter les infections à P. aeruginosa et le développement de nouvelles stratégies pour lutter contre les infections à biofilm est de la plus haute importance afin de réduire les coûts considérables des soins de santé et de réduire la morbidité des patients16.