Généralités sur l’antibiotique

Les bactéries et les êtres humains ont vécu et ont évolué ensemble pendant des siècles. L’Homme ne peut vivre et évoluer normalement sans la présence de bactéries. Ainsi, les bactéries contribuent à titre d’exemples à la digestion, la protection de maladies et le développement du système immunitaire [1]. Parmi les milliers de bactéries qui existent dans l’environnement de l’Homme, le nombre de celles qui seraient pathogènes pour l’Homme s’élève à quelques centaines d’espèces.

Certaines bactéries peuvent ainsi conduire à des maladies diverses chez l’être humain, allant des infections cutanées à la diarrhée passant par de sérieuses infections invasives incluant septicémie et méningite.

Avant d’aller plus loin, rappelons que les bactéries appartiennent au vaste ensemble des micro-organismes qui comprennent également les virus, les champignons, les parasites. Les bactéries, invisibles à l’œil nu, sont constituées d’une seule cellule dépourvue d’un vrai noyau. Elles contiennent un seul chromosome qui se présente sous la forme d’un long filament d’ADN pelotonné sur lui-même [2]. On trouve dans le cytoplasme de petits fragments d’ADN circulaires, les plasmides [2].

Avant de causer une maladie, les bactéries pathogènes doivent tout d’abord pénétrer le corps humain à travers des coupures, des écorchures, des aliments contaminées ou bien par inhalation. Une fois l’accès réussi, ces bactéries endommagent des cellules humaines en sécrétant des toxines ou par techniques de reproduction [3].

Un nombre important de maladies causées par les bactéries a été identifié, incluant parmi d’autres : Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus, Staphylococcus, Salmonella, et

Escherichia coli (E. coli).

Généralement, deux catégories de bactéries sont distinguées : les bactéries Gram-positives et les bactéries Gram-négatives, dépendamment de la structure des parois cellulaires.

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Les antibiotiques sont des substances chimiques produites par des bactéries du sol et certains champignons, dont l’activité se manifeste à très faibles doses et d’une manière spécifique, par l’inhibition de certains processus vitaux, à l’égard d’autres micro-organismes [3].

Les antibiotiques (du grec anti : « contre », et bios : « la vie ») sont des molécules qui détruisent (antibiotique bactéricide) ou/et bloquent la propagation (d'antibiotique bactériostatique) des bactéries [4].

Ce blocage s’opère lorsque l'antibiotique se fixe sur une molécule de la bactérie qui participe à l'un de ces processus métaboliques. L’interaction entre l'antibiotique et sa cible est très sélective. Elle est par ailleurs spécifique des bactéries : les antibiotiques ne sont en général actifs ni sur les champignons ni sur les virus, traités respectivement par des antifongiques ou des antiviraux, distincts des antibiotiques.

La classification des antibiotiques peut également se faire en distinguant deux types d’antibiotiques : les antibiotiques naturels, constitués de molécules naturelles, et les antibiotiques synthétiques, basés sur des molécules synthétiques.

(1) Les molécules naturelles constituantes des antibiotiques sont souvent fabriquées par des micro-organismes : des champignons ou d'autres bactéries. Ces dernières les produisent pour éliminer les bactéries concurrentes avec lesquelles elles sont en compétition dans leur biotope. Cependant, le nombre d’antibiotiques naturels qui est utilisable en thérapeutique humaine est très limité, en particulier pour des raisons de disponibilité dans l'organisme ou d'effets indésirables.

(2) Un grand nombre de molécules aujourd'hui sur le marché sont des molécules de synthèse, dérivées ou non d'antibiotiques naturels, en particulier pour contourner les problèmes de résistance.

En pratique, les antibiotiques agissent sur les bactéries, en bloquant une étape essentielle de leur processus métabolique. Une classification selon les mécanismes d’action sur la bactérie distinguerait l’action sur [5] :

 La synthèse du peptidoglycane : Bêtalactamines, Glycopeptides, Fosfomycine

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 La synthèse protéique : Macrolides et apparentés -SLK-, Aminosides, Phénicolés, Tétracyclines ;

 La synthèse des acides nucléiques : Quinolones, Rifamycines, Nitroimidazolés ;

 Le métabolisme intermédiaire : Sulfamides, Triméthoprime.

Une dernière classification dans la littérature distinguerait entre [6] :

(1) Les antibiotiques avec un large spectre, incluant ceux qui sont actifs contre une large variété de bactéries

(2) Les antibiotiques avec un spectre étroit, qui seraient efficaces contre un nombre très limité de bactéries.

Histoire des antibiotiques

Il n’est pas possible de déterminer avec précision la date de découverte de l’antibiotique. Des moisissures étaient utilisées en Chine et en Grèce pour soigner les plaies infectées [3]. Le 19ème siècle fut marqué par les travaux de Pasteur, Joubert, Vuillemin et Duchesne qui ont remarqué que certains micro-organismes étaient capables d’en inhiber d’autres [7].

En 1887, Ernest Duchesne remarqua que Penicillium Glaucum (P. Glaucum) inhibait la croissance d’une culture d’E. coli [8].

En 1897, il établira qu’un animal inoculé avec une souche de Salmonella Typhi ne développe pas de typhoïde s’il a préalablement été inoculé avec du Penicillium glaucum. Malheureusement, sa découverte n’eut pas de suite. En 1909, Paul Ehrlich synthétise un dérivé arsenical et l’utilise pour traiter la syphilis [9].

En 1908, Gelmo décriva les propriétés colorantes de la sulfanilamide, mais l’application thérapeutique ne suivra qu’en 1930 avec Gerhard Domagk [10].

Le précurseur connu de manière unanime est Ferming, ayant découvert de manière fortuite la pénicilline [11], grâce à sa culture de Staphylocoque oubliée sur une paillasse, et inhibée par un Penicillium notatum. Il remarqua que le champignon sécrétait une substance qui bloquait le développement de la bactérie. La pénicilline sera donc le premier antibiotique actif contre les Staphylocoques et les Streptocoques.

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C’est en 1940 qu’Howard FLOREY et Ernst Boris CHAIN, qui ont saisi l’intérêt de la découverte de Fleming, réussissent à isoler la substance responsable, la pénicilline.

Celle-ci montre une efficacité remarquable sur le pneumocoque chez la souris. Les premiers essais sur l’Homme sont concluants, mais les médecins disposent de trop petites quantités de ce nouveau médicament pour que son usage se répande [3].

Par la suite, d’autres molécules antibiotiques ont été découvertes (Figure 1), permettant de traiter plusieurs infections jusqu’à lors considérées mortelles.

Figure 1 Chronologie de la découverte des principales classes d’antibiotiques [12]

En conséquence, les antibiotiques ont permis de traiter plusieurs maladies infectieuses, causant jusque-là plusieurs milliers de décès annuels. Les maladies telles que la tuberculose, la septicémie et la pneumonie bactérienne devinrent soudainement facilement traitées grâce aux antibiotiques.

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Ainsi donc, étant la première cause de mortalité en 1940, les maladies infectieuses sont aujourd’hui responsables de moins de 5% de décès dans les pays développés. Le 20^ème siècle, marqué par la découverte des antibiotiques donc, est considéré dans le monde de la médecine comme l’âge d’or, ayant permis la découverte de différents antibiotiques : différents beta-lactamines, les aminoglycosides et les macrolides [13].

L’efficacité de ces médicaments associée à leurs faibles coûts ont contribué à leur large diffusion. Aussi, la prescription d’antibiotiques est devenue un traitement standard pour un nombre considérable de maladies communes. Les antibiotiques sont donc devenus un pilier de la médecine moderne, utilisés non seulement pour traiter des épisodes d’infection bactérienne, mais également à des fins prophylactiques, impliquant des processus plus compliqués de la médecine moderne, tels que la chimiothérapie, la culture d’organes de remplacement ou la chirurgie invasive [14].

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