Antibiotiques bêta-lactamines

Généralité

Les bêta-lactamines (ou β-lactamines) constituent une grande famille d'antibiotiques, comprenant de nombreuses molécules qui ont en commun le noyau central à la base de leur structure chimique : l "bague bêta-lactamine, aussi connu plus simplement comme bêta-lactamine.

Le cycle bêta-lactame - en plus de constituer le noyau central de cette classe d'antibiotiques - est également le pharmacophore de ces molécules, c'est-à-dire le groupe qui confère les propriétés antibactériennes typiques de ces médicaments.

Classes d'antibiotiques bêta-lactamines

Au sein de la grande famille des bêta-lactamines, on trouve quatre classes d'antibiotiques, les pénicillines, les céphalosporines, je carbapénèmes et moi monobactames.
Les principales caractéristiques de ces médicaments seront brièvement illustrées ci-dessous.

Pénicillines

Les pénicillines sont des antibiotiques d'origine naturelle, car ils dérivent d'un champignon (c'est-à-dire un champignon).
Plus précisément, les ancêtres de cette classe d'antibiotiques - les pénicilline G (ou benzylpénicilline) et le pénicilline V (ou phénoxyméthylpénicilline) - ont d'abord été isolés de cultures de Penicillium notatum (un moule maintenant connu sous le nom Pénicillium chrysogenum).
La découverte de la pénicilline est attribuée à Alexander Fleming qui, en 1928, a observé comment les colonies de Penicillium notatum ont pu inhiber la croissance bactérienne.
Cependant, la benzylpénicilline et la phénoxyméthylpénicilline n'ont été isolées que dix ans plus tard par un groupe de chimistes britanniques.
À partir de ce moment, le grand développement de la recherche dans le domaine des pénicillines a commencé, dans le but de trouver de nouveaux composés de plus en plus sûrs et efficaces.
Des milliers de nouvelles molécules ont été découvertes et synthétisées, dont certaines sont encore utilisées aujourd'hui en thérapie.
Les pénicillines sont des antibiotiques à action bactéricide, c'est-à-dire qu'ils sont capables de tuer les cellules bactériennes.
Parmi les nombreuses molécules appartenant à cette grande classe, on retiendra l'ampicilline, l'amoxicilline, la méthicilline et l'oxacilline.

Céphalosporines

Les céphalosporines - comme les pénicillines - sont également des antibiotiques d'origine naturelle.
La molécule considérée comme l'ancêtre de cette classe de médicaments - le céphalosporine C - a été découvert par le docteur italien Giuseppe Brotzu de l'Université de Cagliari.
Au fil des années, de nombreuses céphalosporines ont été développées avec une activité accrue par rapport à leur précurseur naturel, obtenant ainsi des médicaments plus efficaces avec un spectre d'action plus large.
Les céphalosporines sont également des antibiotiques bactéricides.
La céfazoline, la céfalexine, la céfuroxime, le céfaclor, la ceftriaxone, la ceftazidime, la céfixime et la cefpodoxime appartiennent à cette classe de médicaments.

Carbapénèmes

L'ancêtre de cette classe de médicaments est le thiénamycine, qui a d'abord été isolé de l'actinomycète Streptomyces Cattleya.
Il a été découvert que la thiénamycine était un composé doté d'une « activité antibactérienne intense, à large spectre d'action » et capable d'inhiber certains types de -lactamases (enzymes particulières produites par certaines espèces bactériennes capables d'hydrolyser les bêta-lactamines et d'inactiver la antibiotique).
Comme la thiénamycine s'est avérée très instable et difficile à isoler, des modifications ont été apportées à sa structure, obtenant ainsi un premier dérivé semi-synthétique plus stable, l'imipénem.
Le méropénem et l'ertapénème appartiennent également à cette classe d'antibiotiques.
Les carbapénèmes sont des antibiotiques à action bactériostatique, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas capables de tuer les cellules bactériennes, mais ils inhibent leur croissance.

Monobactami

Le seul médicament appartenant à cette classe d'antibiotiques est l'aztréonam.
L'aztréonam ne provient pas de composés naturels, mais est d'origine entièrement synthétique. Il a un spectre d'action limité aux bactéries Gram-négatives uniquement et a également la capacité d'inactiver certains types de -lactamases.

Mécanisme d'action

Tous les antibiotiques bêta-lactamines agissent en interférant avec la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne, c'est-à-dire qu'ils interfèrent avec la synthèse du peptidoglycane.
Le peptidoglycane est un polymère constitué de chaînes parallèles d'hydrates de carbone azotés, reliées entre elles par des liaisons croisées entre les résidus d'acides aminés.
Ces liaisons sont formées par des enzymes particulières appartenant à la famille des peptidases (carboxypeptidases, transpeptidases et endopeptidases).
Les antibiotiques bêta-lactamines se lient à ces peptidases empêchant la formation des liaisons transversales susmentionnées ; de cette manière, des zones faibles se forment à l'intérieur du peptidoglycane qui conduisent à la lyse et à la mort de la cellule bactérienne.

Résistance aux antibiotiques bêta-lactamines

Certaines espèces bactériennes sont résistantes aux antibiotiques bêta-lactamines car elles synthétisent des enzymes particulières (le -lactamase) capables d'hydrolyser le cycle bêta-lactame ; ce faisant, ils inactivent l'antibiotique, l'empêchant de remplir sa fonction.
Pour remédier à ce problème de résistance, les antibiotiques bêta-lactamines peuvent être administrés avec d'autres composés appelés inhibiteurs de la -lactamase qui - comme son nom l'indique - inhibent l'activité de ces enzymes.
Des exemples de ces inhibiteurs sont les "Acide clavulanique que l'on retrouve souvent en association avec l'amoxicilline (comme par exemple dans le médicament Clavulin®), le sulbactam qui se trouve en association avec l'ampicilline (comme, par exemple, dans le médicament Unasyn®) et le tazobactam qui peuvent être trouvés dans de nombreux médicaments en association avec la pipéracilline (comme, par exemple, dans le médicament Tazocin®).
Cependant, la résistance aux antibiotiques n'est pas seulement causée par la production de -lactamase par la bactérie, mais peut également être causée par d'autres mécanismes.
Ces mécanismes comprennent :

• Altérations de la structure des cibles antibiotiques ;
• Création et utilisation d'une voie métabolique différente de celle inhibée par le médicament ;
• Des modifications de la perméabilité cellulaire vis-à-vis du médicament, de cette manière, le passage ou l'adhésion de l'antibiotique à la membrane cellulaire bactérienne est entravé.

Malheureusement, le phénomène de résistance aux antibiotiques s'est considérablement accru ces dernières années, principalement en raison de l'abus et de la mauvaise utilisation qui en est fait.
Par conséquent, des médicaments aussi puissants et efficaces que les bêta-lactamines risquent de plus en plus de devenir inutiles en raison du développement continu de souches bactériennes résistantes.