Les scientifiques font un pas en avant dans la compréhension des moyens de lutter contre les infections chroniques chez les patients atteints de mucoviscidose

Les scientifiques ont conçu un matériau vivant ressemblant aux mucosités humaines, ce qui les aidera à mieux comprendre comment un certain type d’infection se développe dans les poumons des patients atteints de mucoviscidose.

L’étude, publiée dans Matièrea été dirigé par le Dr Yuanhao Wu et est le fruit d’une collaboration entre le professeur Alvaro Mata de l’École de pharmacie et du Département de génie chimique et le professeur Miguel Cámara du Centre national d’innovation en biofilms de l’École des sciences de la vie de l’Université de Nottingham.

Les biofilms sont des matériaux 3D vivants et puissants qui jouent un rôle clé dans la nature, mais qui causent également des problèmes majeurs dans le monde réel, comme la contamination des surfaces des hôpitaux ou notre tolérance aux traitements antibiotiques.

L’un des plus grands défis de la découverte d’antimicrobiens est le manque de modèles de biofilms reflétant la complexité des environnements naturels, tels que ceux rencontrés dans les poumons des patients atteints de mucoviscidose (FK).

En raison d’une altération génétique, ces patients sont incapables d’éliminer les infections de leurs poumons, où des communautés complexes de microbes pathogènes s’accumulent dans un mucus épais formant des biofilms 3D. Ces biofilms naturels sont très résistants aux antibiotiques et il existe un besoin crucial de développer des modèles in vitro capables de les reproduire de manière fiable en laboratoire, afin que les experts puissent mieux comprendre leur biologie et développer des solutions aux problèmes qu’ils provoquent.

Cela permettra une évaluation plus cohérente des nouvelles interventions thérapeutiques avant d’être prises en compte dans les études précliniques. Ces modèles seront également essentiels pour répondre aux questions de recherche fondamentale sur les interactions entre les biofilms polymicrobiens et leur hôte qui conduisent à des infections chroniques.

Dans cette étude, les experts ont conçu un matériau vivant ressemblant aux crachats naturels, ou flegmes, de patients atteints de mucoviscidose, capable de développer de manière contrôlée des biofilms polymicrobiens 3D, ressemblant à ceux trouvés dans les poumons mucoviscidosiques. L’équipe a pu y parvenir en combinant des peptides avec un milieu de culture connu pour recréer les crachats naturels et qui peut être facilement infecté.

Le matériel vivant intègre plusieurs communautés microbiennes et des facteurs nutritionnels et chimiques clés qui favorisent la croissance bactérienne et présentent des propriétés physiques imitant celles des biofilms issus des crachats de FK. Le matériau a été utilisé pour construire un modèle épithélial pulmonaire infecté in vitro qui a été utilisé pour étudier l’impact des antibiotiques.

Le professeur Mata déclare : « La capacité de créer des biofilms 3D complexes en laboratoire de manière simple mènera à des outils pratiques pour mieux comprendre comment ces structures vivantes se forment et comment mieux les traiter. »

Le professeur Cámara déclare : « La technologie développée dans cette étude va révolutionner la façon dont nous étudions les infections médiées par les biofilms et évaluons l’efficacité de nouveaux antimicrobiens en utilisant différents environnements d’infection de type in vivo. »