Des chercheurs découvrent comment se forment des biofilms mortels

de William Weir

En réduisant sévèrement les effets des antibiotiques, la formation de communautés organisées de cellules bactériennes connues sous le nom de biofilms peut être mortelle lors de chirurgies et d'infections des voies urinaires. Les chercheurs de Yale viennent tout juste de comprendre comment ces biofilms se développent et, éventuellement, comment les arrêter.

Des biofilms se forment lorsque des cellules bactériennes se rassemblent et développent des structures qui les lient en une substance gluante. Cette colle peut protéger les cellules du monde extérieur et leur permettre de former des quasi-organismes complexes. Les biofilms se trouvent presque partout, y compris les cabines de douche non lavées ou la surface des lacs. Parce que la coque protectrice peut empêcher les traitements potentiels, les biofilms sont les plus dangereux quand ils envahissent les cellules humaines ou se forment sur des sutures et des cathéters utilisés lors de chirurgies. Dans les seuls hôpitaux américains, des milliers de décès sont imputables à des infections du site opératoire liées au biofilm et à des infections des voies urinaires.

« Les biofilms constituent un problème médical considérable, car ils rendent très difficile la gestion des infections bactériennes», a déclaré Andre Levchenko, auteur principal de l'étude, qui a été publiée. 5 octobre dans Nature Communications.

La lutte contre les biofilms a été particulièrement difficile car on n’a pas bien compris comment les cellules bactériennes effectuent la transition entre le comportement individuel et l’existence dans des structures collectives. Cependant, les chercheurs du laboratoire Levchenkoen collaboration avec des collègues de l'Université de Californie à San Diego, ont récemment découvert un mécanisme clé pour la formation de biofilms qui permet également d'étudier ce processus de manière contrôlée et reproductible. .

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Les enquêteurs ont conçu et fabriqué des dispositifs microfluidiques et de nouveaux gels contenant des cellules uropathogènes de E. coli, souvent à l'origine d'infections des voies urinaires. Ces dispositifs imitent l'environnement à l'intérieur des cellules humaines qui hébergent les bactéries envahissantes lors d'infections. Les scientifiques ont découvert que les colonies bactériennes se développeraient au point d'être comprimées par les parois de la chambre, les fibres ou le gel. Ce stress auto-généré était lui-même un déclencheur de la formation de biofilm.

" C'était très surprenant, mais nous avons vu tout ce que l'on pouvait attendre d'un biofilm", a déclaré Levchenko, professeur de génie biomédical au John C. Malone et directeur du . ] Institut de biologie des systèmes de Yale. «Les cellules ont produit les composants du biofilm et sont devenues soudainement très résistantes aux antibiotiques. Et tout cela était accompagné d'une indication que les cellules étaient soumises à un stress biologique et que le stress provenait de cette interaction mécanique avec l'environnement. ”

Grâce à cette découverte, les chercheurs peuvent utiliser divers dispositifs imitant d'autres environnements cellulaires et explorer la formation de biofilms dans de nombreux environnements et circonstances. Ils peuvent également utiliser les dispositifs présentés dans cette étude pour produire des biofilms rapidement, avec précision et en grand nombre, de manière simple, peu coûteuse et reproductible. Cela permettrait de dépister les médicaments susceptibles de violer la couche protectrice des biofilms et de les décomposer.

" Il est indispensable de disposer d'un modèle de maladie comme celui-ci lorsque vous souhaitez effectuer ce type d'expériences de dépistage de drogue," a-t-il déclaré. «Nous pouvons maintenant cultiver des biofilms dans des formes et des lieux spécifiques de manière totalement prévisible."

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Université de Yale

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