À votre santé : La pénicilline
La chimiothérapie est l’utilisation stratégique de produits chimiques (c’est-à-dire de médicaments) pour détruire les micro-organismes infectieux ou les cellules cancéreuses sans causer de dommages excessifs aux autres cellules saines de l’hôte. Des bactéries aux humains, les voies métaboliques de tous les organismes vivants sont assez semblables, de sorte que la recherche d’agents chimiothérapeutiques sûrs et efficaces est une tâche formidable. De nombreux médicaments chimiothérapeutiques bien établis fonctionnent en inhibant une enzyme critique dans les cellules de l’organisme envahisseur.
Un antibiotique est un composé qui tue les bactéries ; il peut provenir d’une source naturelle comme les moisissures ou être synthétisé avec une structure analogue à un composé antibactérien naturel. Les antibiotiques ne constituent pas une classe bien définie de substances chimiquement apparentées, mais beaucoup d’entre eux agissent en inhibant efficacement une variété d’enzymes essentielles à la croissance bactérienne.
La pénicilline, l’un des antibiotiques les plus utilisés dans le monde, a été découverte fortuitement par Alexander Fleming en 1928, lorsqu’il a remarqué des propriétés antibactériennes dans une moisissure se développant sur une plaque de culture bactérienne. En 1938, Ernst Chain et Howard Florey ont entrepris des efforts intensifs pour isoler la pénicilline de la moisissure et étudier ses propriétés. Les grandes quantités de pénicilline nécessaires à cette recherche sont devenues disponibles grâce à la mise au point d’un milieu nutritif à base de maïs que la moisissure aime et à la découverte d’une souche de moisissure à rendement plus élevé dans un centre de recherche du ministère de l’Agriculture des États-Unis près de Peoria, dans l’Illinois. Malgré cela, ce n’est qu’en 1944 que de grandes quantités de pénicilline ont été produites et mises à disposition pour le traitement des infections bactériennes.
La pénicilline fonctionne en interférant avec la synthèse des parois cellulaires des bactéries qui se reproduisent. Elle le fait en inhibant une enzyme – la transpeptidase – qui catalyse la dernière étape de la biosynthèse des parois cellulaires bactériennes. Les parois défectueuses provoquent l’éclatement des cellules bactériennes. Les cellules humaines ne sont pas affectées car elles possèdent des membranes cellulaires et non des parois cellulaires.
Plusieurs pénicillines d’origine naturelle ont été isolées. Elles se distinguent par différents groupes R reliés à une structure commune : un amide cyclique à quatre membres (appelé cycle lactame) fusionné à un cycle à cinq membres. L’ajout de composés organiques appropriés au milieu de culture conduit à la production des différents types de pénicilline.
Les pénicillines sont efficaces contre les bactéries à Gram positif (bactéries capables d’être colorées par la coloration de Gram) et quelques bactéries à Gram négatif (dont la bactérie intestinale Escherichia coli). Elles sont efficaces dans le traitement de la diphtérie, de la gonorrhée, de la pneumonie, de la syphilis, de nombreuses infections du pus et de certains types de furoncles. La pénicilline G a été la première pénicilline à être utilisée à grande échelle. Cependant, elle ne peut être administrée par voie orale car elle est assez instable ; le pH acide de l’estomac la transforme en un dérivé inactif. Les principales pénicillines orales – la pénicilline V, l’ampicilline et l’amoxicilline – sont en revanche stables à l’acide.
Certaines souches de bactéries deviennent résistantes à la pénicilline grâce à une mutation qui leur permet de synthétiser une enzyme – la pénicillinase – qui décompose l’antibiotique (par clivage de la liaison amide du cycle lactame). Pour combattre ces souches, les scientifiques ont synthétisé des analogues de la pénicilline (comme la méthicilline) qui ne sont pas inactivés par la pénicillinase.
Certaines personnes (peut-être 5 % de la population) sont allergiques à la pénicilline et doivent donc être traitées avec d’autres antibiotiques. Leur réaction allergique peut être si grave qu’un coma fatal peut survenir si la pénicilline leur est administrée par inadvertance. Heureusement, plusieurs autres antibiotiques ont été découverts. La plupart, dont l’uréomycine et la streptomycine, sont des produits de synthèse microbienne. D’autres, comme les pénicillines et les tétracyclines semi-synthétiques, sont obtenus par modification chimique des antibiotiques ; et certains, comme le chloramphénicol, sont fabriqués entièrement par synthèse chimique. Ils sont aussi efficaces que la pénicilline pour détruire les micro-organismes infectieux. Beaucoup de ces antibiotiques exercent leurs effets en bloquant la synthèse des protéines dans les micro-organismes.
A l’origine, les antibiotiques étaient considérés comme des médicaments miracles, réduisant considérablement le nombre de décès dus à l’empoisonnement du sang, à la pneumonie et à d’autres maladies infectieuses. Il y a environ sept décennies, une personne atteinte d’une infection majeure mourait presque toujours. Aujourd’hui, ces décès sont rares. Il y a sept décennies, la pneumonie était un tueur redouté de personnes de tous âges. Aujourd’hui, elle ne tue que les personnes très âgées ou celles qui sont malades d’autres causes. Les antibiotiques ont effectivement fait des miracles à notre époque, mais même les médicaments miracles ont des limites. Peu de temps après la première utilisation des médicaments, les organismes pathogènes ont commencé à développer des souches résistantes aux antibiotiques. Dans une course pour devancer les souches bactériennes résistantes, les scientifiques continuent de chercher de nouveaux antibiotiques. Les pénicillines ont maintenant été partiellement remplacées par des composés apparentés, comme les céphalosporines et la vancomycine. Malheureusement, certaines souches de bactéries ont déjà montré une résistance à ces antibiotiques.