généralité
Les bêta-lactames (ou β-lactames) constituent une grande famille d'antibiotiques, comprenant de nombreuses molécules qui partagent le noyau central à la base de leur structure chimique: le cycle bêta-lactame, également appelé plus simplement bêta-lactame .
Le cycle bêta-lactame, qui constitue non seulement le noyau central de cette classe d’antibiotiques, est également le pharmacophore de ces molécules, c’est-à-dire que c’est le groupe qui confère les propriétés antibactériennes typiques de ces médicaments.
Classes d'antibiotiques bêta-lactamines
Dans la grande famille des bêta-lactamines, nous trouvons quatre classes d'antibiotiques, les pénicillines, les céphalosporines, les carbapénèmes et les monobactames .
Ci-dessous, les principales caractéristiques de ces médicaments seront brièvement illustrées.
pénicillines
Les pénicillines sont des antibiotiques d’origine naturelle, car elles proviennent d’un micete (c’est-à-dire d’un champignon).
Plus spécifiquement, les fondateurs de cette classe d'antibiotiques - pénicilline G (ou benzylpénicilline ) et pénicilline V (ou phénoxyméthylpénicilline ) - ont été isolés pour la première fois à partir de cultures de Penicillium notatum (moisissure connue aujourd'hui sous le nom de Penicillium chrysogenum ).
La découverte de la pénicilline est attribuée à Alexander Fleming qui, en 1928, a observé comment les colonies de Penicillium notatum étaient capables d’inhiber la croissance bactérienne.
Cependant, la benzylpénicilline et la phénoxyméthylpénicilline n'ont été isolées que dix ans plus tard, grâce à un groupe de chimistes anglais.
À partir de ce moment, le grand développement de la recherche dans le domaine des pénicillines a commencé pour tenter de trouver de nouveaux composés toujours plus sûrs et plus efficaces.
Des milliers de nouvelles molécules ont été découvertes et synthétisées, dont certaines sont encore utilisées en thérapie.
Les pénicillines sont des antibiotiques à action bactéricide, c’est-à-dire qu’elles sont capables de tuer les cellules bactériennes.
Parmi les nombreuses molécules appartenant à cette grande classe, on citera l'ampicilline, l'amoxicilline, la méthicilline et l'oxacilline.
céphalosporines
Les céphalosporines - telles que les pénicillines - sont également des antibiotiques naturels.
La molécule considérée comme le précurseur de cette classe de médicaments - la céphalosporine C - a été découverte par le médecin italien Giuseppe Brotzu de l'Université de Cagliari.
Au fil des ans, de nombreuses céphalosporines ont été développées avec une activité accrue par rapport à leur précurseur naturel, obtenant ainsi des médicaments plus efficaces ayant un spectre d’action plus large.
Les céphalosporines sont également des antibiotiques à action bactéricide.
La céfazoline, la céfalexine, la céfuroxime, le céfaclor, la ceftriaxone, la ceftazidime, le céfixime et le céfpodoxime appartiennent à cette classe de médicaments.
carbapénèmes
Le géniteur de cette classe de médicaments est la thiénamycine, qui a été isolée pour la première fois par l'actinomycète Streptomyces cattleya .
Il a été découvert que la thiénamycine était un composé ayant une activité antibactérienne intense, un large spectre d’action et capable d’inhiber certains types de β-lactamase (des enzymes particulières produites par certaines espèces bactériennes capables d’hydrolyser les béta-lactamines et les bêta-lactamines). inactiver l’antibiotique).
Comme la thiénamycine s’est avérée très instable et difficile à isoler, sa structure a été modifiée afin d’obtenir un premier dérivé semi-synthétique plus stable, l’imipénème.
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 inhibent leur croissance.
monobactamines
L'aztréonam est le seul médicament appartenant à cette classe d'antibiotiques.
L'aztréonam ne provient pas de composés naturels, mais est d'origine totalement synthétique. Son spectre d'action est limité aux bactéries à Gram négatif et il est également capable d'inactiver certains types de β-lactamases.
Mécanisme d'action
Tous les antibiotiques bêta-lactames 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 de glucides azotés, reliées entre elles par des liaisons transversales entre les résidus d’acides aminés.
Ces liaisons sont constituées d'enzymes particulières appartenant à la famille des peptidases (carboxypeptidase, transpeptidase et endopeptidase).
Les antibiotiques bêta-lactames se lient à ces peptidases, empêchant ainsi la formation des liaisons transversales susmentionnées; de cette manière, des zones faibles se forment à l'intérieur du peptidoglycane, ce qui entraîne la lyse et 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 ( β-lactamases ) capables d'hydrolyser le noyau bêta-lactame; ce faisant, ils inactivent l’antibiotique et l’empêchent 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 β-lactamase qui, comme leur nom l'indique, inhibent l'activité de ces enzymes.
Des exemples de ces inhibiteurs sont l'acide clavulanique qui est souvent associé à l'amoxicilline (comme par exemple dans le médicament Clavulin®), le sulbactame qui se trouve en association avec l'ampicilline (comme dans le médicament Unasyn®) et le tazobactam, présent dans de nombreux médicaments en association avec la pipéracilline (tel que, par exemple, dans le médicament Tazocin®).
Cependant, la résistance aux antibiotiques n'est pas uniquement causée par la production de bactéries β-lactamases, mais peut également être provoquée 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;
- Les modifications de la perméabilité cellulaire au médicament empêchent ainsi le passage ou l’adhésion de l’antibiotique à la membrane cellulaire bactérienne.
Malheureusement, le phénomène de la résistance aux antibiotiques a considérablement augmenté ces dernières années, principalement en raison de l'abus et du mauvais usage qui sont commis.
Par conséquent, des médicaments aussi puissants et efficaces que les bêta-lactames risquent de devenir inutiles en raison du développement continu de souches bactériennes résistantes.
