Le mode d'action des antibiotiques - Maxicours

Le mode d'action des antibiotiques

Objectifs
  • Définir un antibiotique.
  • Comprendre le mode d’action des antibiotiques en lien avec l’organisation et le métabolisme cellulaire.
  • Comprendre le principe d’un antibiogramme.
  • Interpréter un antibiogramme.
Points clés
  • Les antibiotiques sont des molécules naturellement produites par différents êtres vivants, comme les champignons, et qui ont la propriété de bloquer la prolifération des cellules bactériennes et de les détruire.
  • Les différentes classes d’antibiotiques n’agissent pas sur les mêmes fonctions des bactéries. Les antibiotiques peuvent notamment bloquer la fabrication de la paroi bactérienne, désorganiser la membrane plasmique (ce qui conduit à l’éclatement de la cellule) ou perturber des voies métaboliques essentielles comme la synthèse des protéines, de l’ADN ou de l’ARN, empêchant ainsi toute expression des gènes bactériens.
  • Le plus souvent, les antibiotiques ciblent des enzymes.
  • La pénicilline est le premier antibiotique à avoir été découvert. Il s’agit d’un inhibiteur de la synthèse de la paroi bactérienne.
  • Un antibiogramme permet de tester l’action de plusieurs antibiotiques sur une même bactérie afin de choisir le plus efficace pour la combattre et d’identifier ceux qui sont sans effet. Le diamètre d’action de chaque antibiotique présent dans la boîte de Petri permet de mesurer l’efficacité.
Pour bien comprendre
  • Les êtres unicellulaires procaryotes
  • Les mécanismes à l’origine de l’expression du génome (réplication, transcription, traduction)
Définition
Un antibiotique est une substance capable d’inhiber spécifiquement la croissance d’un micro-organisme et de la détruire.

Le premier antibiotique connu, la pénicilline, fut découvert de façon fortuite par Sir Alexander Fleming en 1928. En effet, alors qu’il rentre de vacances, il constate qu’un champignon (penicillium notatum) s’est développé dans les boites de Petri où il cultivait des bactéries staphylocoques. Il remarque alors que ces dernières ne se sont pas développées autour du champignon. Il met en évidence une substance responsable de la mort des bactéries : la pénicilline. Il faudra attendre 1940 pour que ses propriétés antibiotiques soient prouvées par Howard Walter Florey. Pour cela, Florey injecte des doses mortelles de streptocoques à huit souris. Il en traite deux avec des doses répétées de pénicilline. Seules ces deux souris vont survivre à l’infection bactérienne.

La pénicilline sera alors produite en grande quantité et utilisée pour soigner des humains, notamment les soldats du front.

Fleming, Florey et Chain, qui purifia la pénicilline pour la première fois en 1939 avec Florey, recevront le Prix Nobel en 1945 pour leurs travaux sur ce premier antibiotique.

1. Le mode d’action des antibiotiques

Les bactéries sont des êtres unicellulaires procaryotes. Elles sont formées d’un cytoplasme qui renferme le matériel génétique sous la forme d’un chromosome bactérien, associé ou non à des minichromosomes circulaires appelés plasmides. Le cytoplasme est entouré d’une membrane plasmique autour de laquelle se trouve une paroi bactérienne. Cette dernière peut être fine (bactérie à GRAM–) ou épaisse (bactérie à GRAM+).

Le constituant principal de la paroi bactérienne est le peptidoglycane (en rouge sur le schéma ci-dessous).


Les antibiotiques sont des molécules qui agissent en bloquant la prolifération des bactéries. Ils peuvent agir à différents niveaux, notamment par :

  • Inhibition de la synthèse de la paroi bactérienne (pénicillines, céphalosporines) ;
  • Désorganisation de la membrane plasmique, ou bicouche lipidique (polymixines) ;
  • Inhibition de la synthèse protéique en ciblant les ribosomes (streptomycine, tétracyclines, chloramphénicol) ;
  • Inhibition de la synthèse de l’ADN (quinolones).
Exemples
La pénicilline, de la famille des β-lactamines, bloque la synthèse de la paroi bactérienne en inhibant l’action d’une enzyme, la transpeptidase, ce qui conduit à la mort de la cellule.
Les aminosides et les tétracyclines inhibent la synthèse protéique en ciblant les ribosomes.
Les fluoroquinolones inhibent la synthèse de l’ADN et des ARN en ciblant les enzymes responsables du déroulement de la double hélice, nécessaire à la réplication ou à la transcription.
2. Mesure de l’efficacité des antibiotiques

Certains antibiotiques sont dits à spectre large, c’est-à-dire qu’ils sont efficaces contre de nombreuses bactéries. Au contraire, les antibiotiques à spectre étroit ne détruisent que certains types de bactéries.

Lors de la suspicion d’une infection bactérienne, le médecin peut prescrire un antibiotique à large spectre ou réaliser un antibiogramme. Un antibiogramme permet de déterminer quel antibiotique est le mieux adapté à la souche infectieuse présentée par le patient.

Ce test consiste à cultiver les bactéries prélevées chez le patient en présence de disques qui contiennent chacun des antibiotiques différents. La croissance des bactéries n’aura lieu qu’autour des disques diffusant un antibiotique inefficace. On évalue alors l’efficacité de l’antibiotique en mesurant le diamètre de chacun des disques dépourvus de bactéries. Celui pour lequel le disque est le plus grand est le plus efficace. Il sera privilégié pour soigner le patient.

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