Un projet de recherche conjoint basé à l’Université de Kumamoto, au Japon, a développé une nouvelle méthode analytique hautement practical qui peut détecter les agents antibactériens β-lactame dégradés utilisés dans le traitement des bacterial infections bactériennes. Avec cette méthode, les chercheurs ont découvert que les espèces de soufre réactives produites par les bactéries dégradent et inactivent les antibiotiques β-lactames.



Les bactéries sont différentes des cellules animales en ce que leur couche externe est recouverte d’une composition rigide appelée paroi cellulaire. Les agents antimicrobiens -lactames interfèrent avec les processus qui forment la paroi cellulaire. Il en résulte que les bactéries ne peuvent moreover résister à leur propre pression interne, elles se rompent et meurent. Les brokers antimicrobiens β-lactames sont très puissants car ils inhibent sélectivement la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne et ont peu d’effets secondaires sur les hôtes tels que les humains. Ces agents antimicrobiens ont une framework commune appelée anneau β-lactame qui est essentiel pour inhiber le développement de la paroi cellulaire. Si cet anneau est dégradé, l’effet antimicrobien disparaît.

Des études antérieures ont rapporté que le sulfure d’hydrogène (H2S), que les bactéries produisent pendant le métabolisme du soufre, réduit leur sensibilité aux brokers antimicrobiens conduisant à une résistance. Cependant, le mécanisme détaillé à l’origine de cela n’est pas encore compris. Des chercheurs de l’Université de Kumamoto ont précédemment montré que la molécule de persulfure de cystéine, une combinaison de H2S et de l’acide aminé cystéine, a un effet antioxydant extrêmement puissant qui ne se trouve pas dans le H2S ou la cystéine seule.



Dans cette étude, les chercheurs ont examiné remark cette espèce de soufre réactive est impliquée dans l’acquisition de la résistance aux antibiotiques β-lactames. Ils ont découvert que les antibiotiques β-lactames tels que la pénicilline G, l’ampicilline et le méropénème (antibiotiques carbapénèmes) perdent rapidement leur activité bactéricide lorsqu’ils sont exposés au persulfure de cystéine mais pas au sulfure d’hydrogène. Une étude détaillée de la réaction entre les agents antimicrobiens -lactame et le persulfure de cystéine a révélé que le cycle β-lactame, essentiel à l’action bactéricide, se décompose et qu’un atome de soufre est inséré dans une partie du cycle créant l’acide carbothioique. La output d’acide carbothioïque à partir d’un agent antimicrobien -lactame semble être un nouveau métabolite de dégradation.

Les chercheurs ont ainsi développé une méthode analytique très smart pour détecter et quantifier l’acide carbothioïque à l’aide de la spectrométrie de masse, puis ont analysé la generation d’acide carbothioïque à partir de bactéries qui ont été exposées aux antimicrobiens β-lactames. Ils ont découvert que les bactéries peuvent absorber les brokers antimicrobiens et utiliser le persulfure de cystéine pour dégrader les brokers en acide carbothioïque qui est ensuite rejeté. On pense qu’il s’agit d’un mécanisme d’inactivation et de dégradation précédemment non décrit des brokers antimicrobiens β-lactame en acide carbothioïque par le persulfure de cystéine.

« Notre nouvelle méthode d’analyse permet de quantifier la quantité d’acide carbothioïque rejetée par les bactéries avec une sensibilité élevée », a déclaré le professeur Tomohiro Sawa, qui a dirigé l’étude. « Nous pensons qu’il sera possible de cribler des composés qui inhibent la synthèse bactérienne du persulfure de cystéine en utilisant l’acide carbothioïque comme biomarqueur. Un tel inhibiteur de la synthèse du persulfure de cystéine en combinaison avec des antibiotiques β-lactames devrait inhiber la dégradation des antibiotiques et aboutir à des traitements efficaces avec une concentration moreover faible d’antibiotiques β-lactamines. Cela devrait également contribuer à réduire l’émergence de nouvelles bactéries résistantes.