Des polymères révolutionnaires qui neutralisent les superbugs résistants aux antibiotiques: une prouesse des scientifiques.

Patrick Lesggie

Par Shana K. Hutchins, Texas A&M University – 27 décembre 2023

Les scientifiques ont développé une nouvelle famille de polymères qui tue efficacement les bactéries, y compris E. coli et le SARM, sans causer de résistance aux antibiotiques. Cela constitue une avancée importante dans la lutte contre les superbactéries et a été réalisé grâce à une collaboration multidisciplinaire.

Le Dr. Quentin Michaudel et son équipe de recherche ont créé une nouvelle famille de polymères capables de tuer les bactéries sans provoquer de résistance aux antibiotiques – un pas important dans la lutte contre les superbactéries comme E. coli et le SARM.

Les bactéries résistantes aux antibiotiques sont devenues une menace croissante pour la santé publique. Chaque année, elles sont à l’origine de plus de 2,8 millions d’infections, selon les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis. Sans nouveaux antibiotiques, même les blessures et les infections courantes présentent le potentiel de devenir mortelles.

Les scientifiques sont désormais un pas de plus vers l’élimination de cette menace, grâce à une collaboration dirigée par l’université Texas A&M, qui a mis au point une nouvelle famille de polymères capables de tuer les bactéries sans provoquer de résistance aux antibiotiques en perturbant la membrane de ces micro-organismes.

« Les nouveaux polymères que nous avons synthétisés pourraient aider à lutter contre la résistance aux antibiotiques à l’avenir en fournissant des molécules antibactériennes qui agissent selon un mécanisme contre lequel les bactéries ne semblent pas développer de résistance », a déclaré le Dr. Quentin Michaudel, professeur assistant au Département de chimie et chercheur principal de l’étude, publiée le 11 décembre dans les Comptes rendus de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

En travaillant à l’interface de la chimie organique et de la science des polymères, le laboratoire Michaudel a été capable de synthétiser le nouveau polymère en concevant soigneusement une molécule chargée positivement qui peut être assemblée plusieurs fois pour former une grande molécule composée du même motif chargé répété en utilisant un catalyseur soigneusement sélectionné appelé AquaMet. Selon Michaudel, ce catalyseur s’est révélé essentiel, car il doit tolérer une forte concentration de charges et être soluble dans l’eau – une caractéristique qu’il décrit comme peu commune pour ce type de processus.

Après avoir obtenu du succès, le laboratoire Michaudel a testé ses polymères contre deux principaux types de bactéries résistantes aux antibiotiques – E. coli et Staphylococcus aureus (SARM) – en collaboration avec le groupe du Dr. Jessica Schiffman à l’Université du Massachusetts à Amherst. En attendant ces résultats, les chercheurs ont également testé la toxicité de leurs polymères contre les globules rouges humains.

« Un problème courant avec les polymères antibactériens est le manque de sélectivité entre les bactéries et les cellules humaines lorsqu’on cible la membrane cellulaire », a expliqué Michaudel. « La clé est de trouver le bon équilibre entre l’inhibition efficace de la croissance bactérienne et la mort de plusieurs types de cellules de manière indiscriminée. »

Michaudel attribue la nature multidisciplinaire de l’innovation scientifique et la générosité de chercheurs dévoués sur le campus de Texas A&M et dans tout le pays comme facteurs de succès pour son équipe dans la détermination du catalyseur parfait pour l’assemblage de leur molécule.

« Ce projet a pris plusieurs années à se concrétiser et n’aurait pas été possible sans l’aide de plusieurs groupes, en plus de nos collaborateurs de l’UMass », a déclaré Michaudel. « Par exemple, nous avons dû envoyer certains échantillons au laboratoire de Letteri à l’Université de Virginie pour déterminer la longueur de nos polymères, ce qui nécessitait l’utilisation d’un instrument que peu de laboratoires dans le pays possèdent. Nous sommes également extrêmement reconnaissants envers [candidat au doctorat en biochimie] Nathan Williams et le Dr Jean-Philippe Pellois d’ici à Texas A&M, qui ont apporté leur expertise dans notre évaluation de la toxicité contre les globules rouges. »

Michaudel affirme que l’équipe se concentrera désormais sur l’amélioration de l’activité de ses polymères contre les bactéries – en particulier leur sélectivité pour les cellules bactériennes par rapport aux cellules humaines – avant de passer à des essais in vivo.

« Nous sommes en train de synthétiser une variété d’analogues avec cet objectif excitant en tête », a-t-il déclaré.

Référence : « Polymerization of N-methylpyridinium-fused norbornenes by ring-opening metathesis to access antibacterial main-chain cationic polymers » de Sarah N. Hancock, Nattawut Yuntawattana, Emily Diep, Arunava Maity, An Tran, Jessica D. Schiffman et Quentin Michaudel, 11 décembre 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2311396120

L’article de l’équipe, qui présente la membre du laboratoire Michaudel et diplômée en doctorat en chimie de Texas A&M, le Dr. Sarah Hancock ’23 en tant que première auteure, peut être consulté en ligne avec les figures et légendes associées. D’autres contributeurs importants du laboratoire Michaudel sont An Tran ’23, étudiant diplômé en chimie, le chercheur postdoctoral Dr. Arunava Maity et l’ancien chercheur postdoctoral Dr. Nattawut Yuntawattana, qui est maintenant professeur adjoint de science des matériaux à l’Université Kasetsart en Thaïlande.

Cette recherche a été financée principalement par le National Institutes of Health Maximizing Investigators’ Research Award (MIRA) de Michaudel par l’intermédiaire de l’Institut national des sciences médicales générales.

D’origine La Rochelle, en France, Michaudel a rejoint le corps professoral de chimie de Texas A&M en 2018 et est nommé conjointement au Département de science et génie des matériaux. Outre un NIH MIRA en 2020, ses distinctions de carrière à ce jour incluent un prix de développement précoce de carrière (CAREER) de la National Science Foundation en 2022, un prix de jeune chercheur en science et génie des matériaux polymères de l’American Chemical Society en 2022 et un prix des journaux de chimie Thieme en 2021.