La pénicilline et d'autres antibiotiques ont sauvé d'innombrables vies. Cependant, l'âge de ces médicaments miraculeux semble toucher à sa fin. Les décès dus à des microbes résistants aux médicaments passeront de 700000 par an actuellement à 10 millions d'ici 2025. Ensuite, ils devanceront le cancer, les maladies cardiaques et le diabète dans leurs effets néfastes.
En janvier 2019, l'Université de Columbia a signalé que quatre patients de son Irving Medical Center à New York souffraient d'un type inhabituel d'E. Coli. Bien que cette nouvelle soit largement passée inaperçue dans les médias, elle a attiré l'attention des experts en maladies infectieuses. E. coli est une bactérie assez commune et est inoffensive si elle se trouve dans l'estomac où elle vit habituellement, mais peut devenir mortelle aux mauvais endroits, comme dans la laitue, dans le bœuf haché ou dans notre système circulatoire. Dans le cas où les antibiotiques sont impuissants dans la lutte contre E. coli, la moitié des patients meurent dans les deux semaines.
C'est pourquoi le rapport de l'Université Columbia sur E. coli a provoqué une telle alarme. Pour certains patients infectés, le dernier recours réside dans l'antibiotique colistine, une substance toxique qui peut provoquer des effets secondaires et endommager les reins et le cerveau. L'E. Coli rapporté par l'Université Columbia avait une mutation dans le gène MCR-1, lui donnant la terrible propriété d'être immunisé contre la colistine.
«Nous essayons de trouver un nouvel antibiotique, mais nous ne trouvons rien», déclare Erica Shenoy, directrice adjointe du contrôle des infections au Massachusetts General Hospital. "Nous pouvons obtenir des patients atteints d'une maladie infectieuse que nous ne pouvons pas combattre."
Depuis 1942, lorsqu'un médicament merveilleusement expérimental appelé pénicilline a été transporté à l'hôpital de Boston, où il a sauvé la vie de 13 victimes d'une fusillade dans une discothèque, les scientifiques médicaux ont découvert plus de 100 nouveaux antibiotiques. Nous avons besoin de tous, mais ils ne suffisent plus. Et la raison n'est pas seulement E. coli. Il existe également des espèces de Staphylococcus, d'Enterobacteriaceae et de Clostridium difficile qui se sont avérées efficaces contre les antibiotiques. Une étude a révélé que les décès dus à des maladies résistantes aux antibiotiques avaient quadruplé entre 2007 et 2015. Récemment, une version résistante et résistante du champignon Candida auris a été découverte dans des hôpitaux de New York et de Chicago.qui a causé la mort de la moitié des patients infectés.
«Les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis rapportent que deux millions de personnes par an en Amérique souffrent de bactéries ou de champignons résistants aux principaux antibiotiques, et que 23 000 personnes en meurent. «Et c'est probablement une sous-estimation importante», déclare Karen Hoffmann, responsable de l'Association des professionnels de la lutte contre les infections et de l'épidémiologie. «Nous n'avons pas un bon système pour suivre les organismes multi-résistants, donc nous ne pouvons pas le dire avec certitude.» Des études ont montré que le coût annuel des soins aux patients atteints de ce type de maladies par le système de santé américain dépasse 3 milliards de dollars.
Les bactéries au microscope.
Apparemment, cette tendance sombre se poursuivra. Les experts de l'Organisation mondiale de la santé affirment que le nombre de décès dus à des microbes résistants aux médicaments dans le monde passera de 700000 par an à 10 millions d'ici 2025. À ce moment-là, devenues la principale cause de décès des personnes, elles devanceront le cancer, les maladies cardiaques et le diabète dans leurs effets destructeurs. Avant la découverte d'antibiotiques, une petite coupure, une carie dentaire ou une intervention chirurgicale de routine auraient pu causer une contamination bactérienne mortelle. La pénicilline, le «remède miracle», et d'autres antibiotiques ont sauvé d'innombrables vies ces dernières années. Cependant, l'âge de ces médicaments miraculeux semble toucher à sa fin.
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Les scientifiques tentent d'identifier et d'isoler les bactéries qui sont déjà résistantes aux médicaments existants, dans l'espoir que des flambées de maladie à grande échelle puissent être évitées de cette manière. Ils essaient de réduire l'utilisation d'antibiotiques pour ralentir l'émergence de bactéries résistantes. Mais tout cela est trop peu et c'est fait trop tard. Une telle stratégie ne nous permettra que de gagner un certain temps. Les patients les plus âgés et les plus faibles des hôpitaux sont actuellement la catégorie la plus vulnérable, mais les risques de ce type continuent de se propager. «Nous voyons des jeunes en bonne santé atteints d'infections urinaires ou cutanées et nous n'avons pas les médicaments pour les traiter», dit Helen Boucher.spécialiste des maladies infectieuses au Tufts Medical Center de Boston. «Nous ne pourrons probablement pas faire de transplantations d'organes, et nous ne pourrons même pas faire de chirurgies de routine comme le remplacement articulaire. Cela devrait nous préoccuper tous."
Les experts médicaux placent leurs espoirs dans des stratégies entièrement nouvelles de traitement des maladies infectieuses. Ils recherchent de nouvelles façons de détruire les bactéries dans des endroits exotiques - dans les virus, la bave de poisson et même sur d'autres planètes. Ils tirent parti des développements de la génomique ainsi que d'autres domaines et proposent de nouvelles technologies pour éliminer les bactéries et limiter leur propagation. En outre, ils poursuivent leurs recherches sur des thérapies dans les hôpitaux et ailleurs où les bactéries se propagent, en utilisant des stratégies plus holistiques pour combattre les bactéries dans notre corps, ainsi que dans nos hôpitaux et nos cabinets de médecins.
Des options alternatives semblent prometteuses, mais leur mise en œuvre est encore loin. Il n'est pas encore clair si nous serons en mesure de concevoir de nouveaux moyens avant que les superbactéries, comme l'armée de zombies aux portes, ne détruisent nos défenses.
«Nous devons investir d'énormes sommes d'argent dans le développement d'autres approches», a déclaré Margaret Riley, spécialiste des bactéries résistantes aux médicaments à l'Université du Massachusetts. "Et il était nécessaire de commencer à faire cela il y a 15 ans."
Nouveaux chasseurs de germes
Une partie du problème de la résistance aux médicaments est que les microbes évoluent vers de nouvelles espèces à un rythme alarmant. S'il faut 15 ans ou plus à une personne pour se reproduire, des microbes tels que E. coli se reproduisent toutes les 20 minutes. Au cours de plusieurs années, ils sont capables de passer par une période de développement évolutif, alors que cela prendrait des millions d'années à une personne, et de tels changements incluent la possibilité d'obtenir des caractéristiques génétiques capables de résister aux effets des médicaments. La personne qui prend des antibiotiques est le laboratoire idéal pour la production de microbes résistants aux médicaments. Des études montrentque lorsqu'un nouveau médicament est introduit, les premiers microbes qui y sont résistants se forment en moins d'un an », explique Shenoy du Massachusetts General Hospital.
Et dans le domaine pharmaceutique, il n'y a presque rien pour remplacer les antibiotiques, qui n'agissent plus de manière appropriée sur les bactéries. De plus, il faut environ 2 milliards de dollars et environ 10 ans pour développer un nouvel antibiotique - avec très peu d'espoir que le résultat soit un super médicament qui justifie un tel investissement. «L'astuce pour posséder un nouvel antibiotique est de l'utiliser autant de fois que possible et pour une période aussi courte que possible», a déclaré Jonathan Zenilman, chef du département des maladies infectieuses du centre médical de l'Université Johns Hopkins Bayview à Baltimore. Centre médical Johns Hopkins Bayview). "Qu'est-ce qui pourrait forcer une société pharmaceutique à développer un médicament pour un tel marché?" il demande.
Les chercheurs en médecine recherchent actuellement d'autres approches. L'une d'elles consiste à impliquer des biologistes intéressés par l'utilisation de la théorie de l'évolution pour combattre les bactéries. Dans les années 1990, sous la direction de Riley à Harvard et Yale, des recherches ont commencé sur la manière dont les virus tuent les bactéries et les bactéries se détruisent. En 2000, une de ses collègues lui demandait constamment si son travail avait quelque chose à voir avec la santé humaine. «Je n'y ai jamais pensé», dit-elle. "Mais tout à coup, tout est devenu clair pour moi, et j'ai été saisi par cette question."
Depuis lors, Riley a passé deux décennies à essayer d'appliquer une stratégie de guerre virale pour résoudre le problème des maladies infectieuses persistantes chez l'homme. Les virus appelés phages, qui font essentiellement partie du matériel génétique dans une enveloppe protéique protectrice, détruisent les parois cellulaires bactériennes et détournent sa machinerie génétique, transformant ainsi la bactérie elle-même en une usine de production de plus de virus. Riley étudie également comment les bactéries tuent parfois d'autres bactéries dans la lutte pour la nourriture. Ce faisant, la colonie de bactéries repousse parfois les concurrents avec une protéine toxique qu'ils produisent appelée bactériocines.
L'objectif de Riley n'est pas seulement de tuer les bactéries nocives, mais aussi de protéger les bactéries bénéfiques. Sur les quelque 400 billions de bactéries qui vivent dans chacun de nos corps, dit-elle, la grande majorité est bénéfique ou inoffensive, et seulement 10 000 pour cent d'entre elles sont potentiellement nocives. Les antibiotiques à large spectre tels que la pénicilline, la ciprofloxacine et la tétracycline, largement utilisés par les médecins selon les directives des médecins, ne peuvent pas faire la distinction entre les bonnes et les mauvaises bactéries - ils les détruisent toutes sans discernement. En conséquence, ces traitements non seulement favorisent l'émergence de bactéries résistantes, mais posent également des problèmes au patient.
«Utiliser des antibiotiques, c'est comme larguer une bombe à hydrogène sur une infection», dit Riley. "Vous tuez 50% ou plus du total des bactéries dans votre corps, et par conséquent, le manque de bonnes bactéries peut entraîner l'obésité, la dépression, les allergies et d'autres problèmes." D'autre part, les bactériophages et les bactériocides sont théoriquement capables de détruire une colonie de bactéries infectieuses chez un patient, le tout sans nuire à la flore normale ni créer un sol fertile pour la formation de bactéries résistantes.
ImmuCell, une société de biotechnologie de Portland, dans le Maine, a développé la bactériocine, qui traite les vaches contre la mammite, une maladie qui coûte à l'industrie laitière 2 milliards de dollars par an. Riley dit que son laboratoire et d'autres comme elle peuvent faire en sorte que les bactériophages et les bactériocines ciblent toute contamination microbienne humaine sans risque d'augmentation de la résistance. «Il s'agit d'un mécanisme de destruction stable et durable apparu il y a 2 milliards d'années», dit-elle.
Plusieurs essais cliniques de thérapie bactériophage ont déjà été menés avec succès en Pologne, en Géorgie et au Bangladesh. En Occident, des essais fructueux sont en cours sur l'utilisation des bactériophages dans le traitement des ulcères de jambe. Aucun essai n'est encore en cours pour traiter des maladies plus graves, mais l'utilisation réussie de bactériophages dans le traitement d'un patient multirésistant en Californie en 2017 en vertu des règlements d'urgence de la FDA a conduit à plus des scientifiques américains tentent de développer des thérapies bactériocytaires. Certains d'entre eux au cours des prochaines années pourraient progresser dans de telles études,y compris dans le traitement de la tuberculose multirésistante et d'autres infections pulmonaires chez les patients atteints de fibrose kystique, note Riley. La recherche sur l'utilisation des bactériophages est encore loin derrière. Le gouvernement américain a promis 2 milliards de dollars pour développer de telles méthodes alternatives, mais selon Riley, "ces fonds sont loin d'être suffisants".
Les experts du cancer étudient activement des médicaments qui peuvent renforcer le système immunitaire, et ce type d'immunothérapie peut aider le corps d'un patient affaibli à combattre les bactéries résistantes dans son corps. Les chercheurs ont réussi à produire des anticorps humains chez les vaches et autres mammifères qui peuvent être injectés dans le corps d'un patient. Le Brigham Hospital and Women's Hospital, affilié à l'Université Harvard, à Boston et au Women's Hospital, à la suite de travaux d'urgence, a rapporté l'introduction d'une combinaison d'anticorps et d'antibiotiques pour sauver un patient atteint d'une infection résistante, mais les résultats du traitement n'ont pas encore été publiés. Sinon, on peut dire que peu de travail est fait en utilisant de telles approches dans le traitement des patients infectés. Les chercheurs tentent également de développer des vaccins contre les infections staphylococciques résistantes et d'autres bactéries résistantes, mais jusqu'à présent, il ne s'agit que de recherche. «Ce type de traitement sans antibiotique en est encore aux premiers stades de la recherche», a déclaré David Banach, responsable du contrôle des maladies infectieuses au centre médical UConn Health à Farmington, Connecticut. Mais nous devons continuer à chercher de nouvelles approches. "Responsable du contrôle des maladies infectieuses au centre médical UConn Health à Farmington, Connecticut "Mais nous devons continuer à rechercher de nouvelles approches."Responsable du contrôle des maladies infectieuses au centre médical UConn Health à Farmington, Connecticut "Mais nous devons continuer à rechercher de nouvelles approches."
Face à l'incroyable urgence de ce problème, la question se pose: pourquoi des solutions prometteuses ont été testées pendant si longtemps et sont restées si longtemps indisponibles? Parce que peu d'argent est investi dans ces développements, dit Bushehr du Taft Medical Center. L'État dépense des milliards en recherche, mais il n'y a pas d'investissement privé pour transformer les résultats de la recherche en médicaments et appareils manufacturés. Selon Busher, les sociétés pharmaceutiques ont peu de chances de réaliser des bénéfices en produisant des médicaments qui ne seront probablement pas utilisés par des millions de personnes. Il est également peu probable que le prix atteigne des dizaines de milliers de dollars par dose. «Ce modèle économique ne fonctionne pas», dit-elle.
Gestion des bactéries
Bien que les antibiotiques soient en fait des médicaments miraculeux, nos problèmes actuels sont en partie dus au fait que la médecine leur accorde trop d'importance. Les médecins les prescrivent pour les otites, les maux de gorge et les infections des voies urinaires. Les chirurgiens les utilisent pour prévenir les infections postopératoires. Les bactéries peuvent développer une résistance, et les antibiotiques font partie d'une approche holistique pour contrôler la prolifération bactérienne et traiter les infections. Les antibiotiques perdent lentement de leur efficacité, c'est pourquoi les experts médicaux soulignent la nécessité de stratégies globales pour garder les bactéries sous contrôle.
Une identification et une réponse plus rapides aux flambées de maladies émergentes, ainsi que des précautions particulières dans l'utilisation ciblée des antibiotiques, contribuent à ralentir ou à prévenir ce processus. De nouveaux tests en cours de développement permettront aux professionnels de la santé d'identifier rapidement et à moindre coût les gènes de toute bactérie trouvée dans ou à proximité d'un patient. «Nous ne sommes pas en mesure de mener des recherches moléculaires sur chaque patient qui vient chez nous. Ce serait essayer de trouver une aiguille dans une botte de foin, dit Shenoy. «Mais si nous pouvons faire la recherche sur les patients à haut risque assez rapidement, alors nous pouvons agir.» Une telle option constituerait sans aucun doute une amélioration par rapport à la technique standard d'identification des épidémies bactériennes mise au point il y a 150 ans.
En outre, les spécialistes des maladies infectieuses s'attachent à contenir les bactéries résistantes lorsqu'elles apparaissent dans les hôpitaux, plutôt que de les empêcher de se propager aux patients. Environ 5% de tous les patients hospitalisés aux États-Unis contractent une infection nosocomiale - c'est-à-dire directement à l'hôpital lui-même. Il n'est pas difficile de comprendre pourquoi cela se produit. Les hôpitaux sont un grand rassemblement de personnes malades avec un système immunitaire affaibli et diverses blessures et lésions qui sont traitées avec les doigts et des instruments médicaux, puis ces doigts et instruments sont utilisés pour servir d'autres patients.
Une population vieillissante et de nouvelles procédures rendent les patients hospitalisés encore plus vulnérables. Zenilman du centre médical de l'université Johns Hopkins a mené une étude informelle et a constaté que plus de la moitié de tous les patients avaient un type d'implant, qui est une source courante d'infection. «Les patients hospitalisés aujourd'hui sont plus malades en tant que groupe que jamais auparavant», note-t-il. «La recherche montre qu'en moyenne, les hôpitaux n'agissent pas dans environ la moitié des cas», déclare Hoffman de l'Association for Infection Control and Epidemiology Professionals. "C'est notre plus gros problème."
Les hôpitaux commencent à changer de pratique. Beaucoup utilisent maintenant des robots sous forme de poubelles pour désinfecter les murs à la lumière ultraviolette (les salles doivent être vides à ce moment, car ce type de lumière est nocif pour l'homme). Au Riverside Medical Center, au sud de Chicago, deux robots fabriqués par Xenex désinfectent plus de 30 salles par jour.
Il serait plus facile de garder les hôpitaux propres si les bactéries ne pouvaient pas adhérer aux surfaces telles que les dessus de table et les vêtements. Melissa Reynolds, ingénieure biomédicale à la Colorado State University, développe des matériaux résistants aux bactéries. Les vêtements des travailleurs de la santé et les autres matériaux et surfaces utilisés dans les hôpitaux n'auraient pas besoin d'être désinfectés aussi souvent si les bactéries ne s'accumulaient pas. Combattre les bactéries est une direction aléatoire dans le travail de Reynolds. Elle a étudié comment éviter la coagulation dans les mailles utilisées par les chirurgiens pour garder les artères d'un patient ouvertes. L'utilisation d'un revêtement spécial dans les grilles, constitué de nanocristaux de cuivre, semble êtreempêche les cellules sanguines de coller à la surface. Elle a également attiré l'attention sur le fait que les bactéries ne sont pas capables d'adhérer au revêtement nanocristallin. Et à un moment donné, l'une des étudiantes de son laboratoire s'est exclamée: «Eureka! Pourquoi ne pas tremper un chiffon de coton dans une solution nanocristalline afin que les bactéries ne puissent pas rester sur le tissu? «Après cela, nous avons découvert de nouveaux matériaux aux propriétés antibiotiques», a déclaré Reynolds. "Cela nous a amenés à une nouvelle direction dans notre travail."pour que les bactéries ne puissent pas rester sur les tissus? " «Après cela, nous avons découvert de nouveaux matériaux aux propriétés antibiotiques», a déclaré Reynolds. "Cela nous a amenés à une nouvelle direction dans notre travail."pour que les bactéries ne puissent pas rester sur les tissus? " «Après cela, nous avons découvert de nouveaux matériaux aux propriétés antibiotiques», a déclaré Reynolds. "Cela nous a amenés à une nouvelle direction dans notre travail."
L'idée d'un tissu relativement résistant aux bactéries a déjà passé une série de tests. «À maintes reprises, nous avons exposé le tissu traité à toutes sortes de bactéries, et après cela, nous n'avons pu trouver aucune bactérie dessus», dit-elle. "Nous essayons toujours de comprendre ce mécanisme, mais nous savons que cette méthode est efficace avec une grande variété de types de bactéries." Il travaille déjà avec une grande entreprise de dispositifs médicaux pour prouver que les nanocristaux peuvent être incorporés dans un processus de fabrication à peu de frais supplémentaires. Elle explore actuellement des façons d'utiliser ces cristaux dans d'autres matériaux hospitaliers, notamment l'acier inoxydable, les peintures et les plastiques. Les matériaux ainsi traités seront protégés des bactéries beaucoup plus longtemps,que les surfaces hospitalières traditionnelles traitées avec des désinfectants conventionnels, note-t-elle.
Les lasers sont un autre outil potentiel de lutte contre les bactéries. Mohamed Seleem de l'Université Purdue et ses collègues tentent de trouver un moyen d'identifier rapidement les bactéries infectieuses dans les échantillons de sang en les exposant à des faisceaux laser de différentes couleurs. Au cours du processus, ils ont découvert que certaines bactéries résistantes aux médicaments pouvaient changer leur couleur de l'or au blanc en quelques secondes seulement après avoir été brièvement exposées à un faisceau laser bleu. Certaines de ces bactéries «photoblanchies» sont mortes, tandis que d'autres étaient si faibles qu'elles ont perdu leur capacité à résister aux effets des antibiotiques conventionnels. Il s'est avéré que la lumière bleue attaque les pigments de la membrane externe des bactéries. «Cela ne fonctionne que sur un certain pigment», explique Selim."Par conséquent, aucune autre cellule n'est affectée."
Selim et ses collègues tentent de trouver des moyens de régler la couleur du laser pour cibler certaines bactéries résistantes. Si son travail réussit, les travailleurs de la santé peuvent utiliser des lasers pas plus gros qu'une lampe de poche conventionnelle pour détruire en toute sécurité les bactéries nocives sur la peau d'un patient et désinfecter les cabinets de médecins. Le faisceau peut également être utilisé pour traiter la peau et les vêtements des agents de santé eux-mêmes pour les empêcher de propager l'infection. Ses collègues se préparent actuellement à mener des essais cliniques.
Selim pense également que cette lumière peut être utilisée pour les infections sanguines résistantes graves et dangereuses. Dans ce cas, le patient peut être connecté à une machine cœur-poumon et le sang peut être traité avec un tel faisceau lorsqu'il passe à travers la machine. «Fondamentalement, vous prenez le sang du patient, le stérilisez et le retournez au patient», dit-il.
Ralentissez le développement des superbactéries
Bien que l'industrie pharmaceutique ait largement abandonné la production d'antibiotiques, les chercheurs espèrent toujours trouver de nouveaux types d'antibiotiques. La révolution des antibiotiques a commencé en 1928, quand Alexander Fleming rentra de vacances dans son laboratoire de Londres et découvrit une moisissure étrange qui s'était formée dans un fossé qu'il avait laissé près de la fenêtre. Depuis lors, les chercheurs tentent d'étudier chaque recoin de la nature dans l'espoir de trouver de nouvelles bactéries tueuses. De nouvelles substances qui peuvent être mortelles pour les bactéries résistantes - mais inoffensives pour l'homme - sont des rapports récents suggérant des insectes, des algues, du mucus de poissons juvéniles, de la boue riche en arsenic en Irlande et même sur le sol martien. Un groupe de chercheurs de l'Université de Leiden en Hollande tente de créer une bactérie artificielle dans l'espoir queque sur sa base, il sera possible d'obtenir un nouvel antibiotique.
De plus, les médecins tentent de tirer le meilleur parti des antibiotiques existants en ralentissant l'émergence de nouvelles espèces résistantes. Cela nécessite de réduire la surutilisation des antibiotiques, ce qui donne aux superbactéries une incitation au développement évolutif. Une telle action doit devenir internationale, car les bactéries résistantes voyagent souvent d'une partie du monde à une autre.
Les pays en développement sont particulièrement sujets aux menaces bactériennes, qui se rendent ensuite aux États-Unis, dit Banak du Yukon. Des études ont montré que la plupart des antibiotiques dans le monde sont déjà distribués en vente libre par les pharmacies locales, entraînant une augmentation de 65% de l'utilisation d'antibiotiques entre 2000 et 2015. Les bactéries résistantes qui en résultent migrent facilement dans le monde entier dans l'estomac de millions de voyageurs. «L'impact de la surutilisation des antibiotiques dans ces pays, ainsi que les conditions de vie et l'environnement, sont propices à la propagation mondiale d'organismes résistants», souligne-t-il.
David H. Freedman
