BIOFILM : Faire taire les bactéries pour les empêcher de se retrouver

Le danger dans la lutte contre les biofilms avec des biocides et des antibiotiques est la formation possible de résistances. Cette équipe de Université Johannes Gutenberg (Mayence) explique comment cet obstacle pourrait être contourné de manière écologique en enrobant des polymères de nanoparticules de CeO2. Ces nanoparticules de dioxyde de cérium qui participent à de nombreux processus biologiques naturels, se révèlent ici, dans la revue ACS Nano, une arme redoutable pour lutter contre le biofilm.

Les bactéries aiment les surfaces humides. Une fois installées, elles forment des communautés plus larges entourées et protégées par ce film protecteur. Ces biofilms se retrouvent sur de nombreuses surfaces, par exemple au domicile sur les interrupteurs, dans la salle de bain, sur les jouets ou les claviers, sur les caddies ou les guichets automatiques que de nombreuses personnes touchent avec leurs mains. C‘est également le cas dans les environnements de soins. Cela peut entraîner des infections de contact ou nosocomiales, à l’hôpital.

L’exemple est donné de la bactérie pathogène Pseudomonas aeruginosa, une bactérie souvent persistante qui défie le système immunitaire de l'organisme ou les biocides chimiques.

De nombreuses équipes de recherche travaillent à empêcher la colonisation bactérienne des surfaces ou du moins de la rendre plus difficile. L’équipe allemande propose une nouvelle approche basée sur l’utilisation de nanoparticules d'oxyde de cérium.

Empêcher le dialogue entre bactéries

La « vie bactérienne en communauté » repose sur une bonne communication aussi, entre les bactéries. Cette communication se déroule de manière non verbale à l'aide de molécules de signalisation émises en continu dans l'environnement. Au fur et à mesure que la concentration bactérienne augmente, la concentration des molécules de signalisation augmente également. Cela permet aux bactéries de détecter le nombre d'autres bactéries dans leur environnement et d'activer des processus qui permettent la formation de biofilms. Pour éviter cette colonisation et la formation de ces biofilms bactériens, l’idée est de « faire taire » les bactéries en modifiant les molécules de signalisation. Or certaines enzymes, comme les enzymes haloperoxydases, modifient les molécules de signalisation via une chaîne de réaction complexe.

Des nanoparticules de dioxyde de cérium (CeO2) : ces molécules de signalisation modifiées ont une structure similaire à celle des molécules d'origine et peuvent toujours se lier aux récepteurs. Cependant, elles bloquent les cascades moléculaires qui conduisent à la formation de biofilms. Les nanoparticules prennent donc le relais de la fonction des enzymes naturelles, interfèrent avec les processus biologiques tout comme les enzymes natives en modifiant et en inactivant les molécules de signalisation et finalement, bloquent la formation du biofilm.

Vers des surfaces antibactériennes sans risque de biofilm ? C’est en effet l’objectif poursuivi avec le dioxyde de cérium, un composé non toxique et chimiquement très stable, conclut l’auteur principal, le Dr Eva Pütz. Selon l’équipe, le dioxyde de cérium pourrait être une alternative viable et rentable aux biocides conventionnels et réduire considérablement le risque d’infections dangereuses par P. aeruginosa et S. aureus, par exemple.

« Nous avons ici un composant compatible avec l'environnement pour une nouvelle génération de surfaces antibactériennes qui imitent le système de défense de la nature. Plus important encore, il fonctionne dans le cadre d’une utilisation quotidienne, domestique ou clinique ».

Source: ACS Nano 29 Sept, 2022 DOI: 10.1021/acsnano.2c04377 Communication Breakdown: Into the Molecular Mechanism of Biofilm Inhibition by CeO2 Nanocrystal Enzyme Mimics and How It Can Be Exploited

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Équipe de rédaction SantélogNov 2, 2022Rédaction Santé log