Ce nouvel « appareil » offre un moyen très rapide de détecter les bactéries résistantes aux antibiotiques. La méthode développée par cette équipe de bioingénieurs de l’Université de Binghamton et présentée dans la revue Biosensors and Bioelectronics, tire parti du « Bacterial electron transfer », un processus chimique que certains micro-organismes utilisent pour leur croissance et permet d'évaluer l'efficacité des différents antibiotiques contre les bactéries.
Les infections bactériennes sont l’une des priorités de Santé publique mondiales et une étude récente montre que les patients atteints de COVID-19 ont un risque bien plus élevé de contracter des infections bactériennes secondaires, ce qui augmente considérablement le taux de mortalité. Lutter contre les bactéries résistantes est devenu un défi. La prescription imprudente et excessive des antibiotiques favorise encore l’émergence de ces résistances. Selon les Centers for Disease Control and Prevention américains, 2,8 millions d'infections résistantes aux antibiotiques surviennent aux États-Unis chaque année, entraînant plus de 35.000 décès.
Détecter les résistances en 5 heures
Un des facteurs capables d’accélérer la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques serait un délai plus court de test et de détection. C’est le défi que s’est donné cette équipe de bioingénieurs newyorkais. Alors que la méthode conventionnelle utilise des bactéries extraites d'un patient et compare en laboratoire des cultures de bactéries avec et sans antibiotiques, avec un délai d’environ 2 jours pour obtenir des résultats, l’équipe du professeur agrégé Seokheun « Sean » Choi, professeur de génie électrique et informatique au Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science de l'Université de Binghamton a développé un moyen plus rapide de tester les bactéries pour leur résistance aux antibiotiques.
« Pour traiter efficacement, nous devons sélectionner les bons antibiotiques avec la dose exacte pour la durée appropriée. Nous avons donc besoin d’une méthode de test de sensibilité aux antibiotiques plus rapide qui permette une décision thérapeutique immédiate ».
La «papertronique» et la biologie permettent d’exploiter ici un processus chimique que certains micro-organismes utilisent pour leur croissance, le maintien de leur santé cellulaire et leurs échanges d'informations avec les micro-organismes environnants. Les chercheurs « tirent parti », en utilisant le papier comme substrat, de cet événement biochimique pour leur nouvelle technique permettant d'évaluer l'efficacité des antibiotiques contre les bactéries. En pratique, l’appareil de test surveille en permanence le transfert d'électrons extracellulaire des bactéries. L’équipe médicale extrait un échantillon d'un patient, expose la bactérie à différents antibiotiques pendant quelques heures, puis mesure le taux de transfert d'électrons :
- un taux plus faible signifie que les antibiotiques fonctionnent.
« Comment ça marche » ? L'exposition antivirale provoque une inhibition plus ou moins importante du transfert bactérien d'électrons et la lecture par l'appareil montre de petites variations de la sortie électrique provoquées par des changements d’efficacité des antibiotiques. Le dispositif pourrait fournir des résultats sur la résistance aux antibiotiques en seulement 5 heures, ce qui promet un outil de diagnostic précieux, en particulier dans les zones aux ressources limitées. De plus, le prototype qui comprend 8 capteurs imprimés sur la surface en papier, pourrait être élargi à 64 ou 96 capteurs pour développer d'autres tests.
Il reste à résoudre le problème pour certaines bactéries…qui n'opèrent pas de transfert d'électrons extracellulaire et ne peuvent donc pas être testées avec la nouvelle plateforme. Cependant, divers produits chimiques Les composés peuvent faciliter le transfert d'électrons à partir de bactéries non productrices d'électricité. E. coli ne peut pas transférer d'électrons de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur, mais avec l'ajout de certains composés chimiques, la bactérie peut générer de l'électricité !
Source: Biosensors and Bioelectronics 15 November 2020 DOI: 10.1016/j.bios.2020.112518 A simple, inexpensive, and rapid method to assess antibiotic effectiveness against exoelectrogenic bacteria
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Équipe de rédaction SantélogDéc 4, 2020Rédaction Santé log
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