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May 18, 2023

Matériaux issus de la bio-ingénierie à toxicité antimicrobienne sélective en biomédecine

Military Medical Research volume 10, Numéro d'article : 8 (2023) Citer cet article 2474 Accès 1 Citations 1 Détails d'Altmetric Metrics Une correction de cet article a été publiée le 12 juillet 2023.

Recherche médicale militaire volume 10, Numéro d'article : 8 (2023) Citer cet article

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Une correction de cet article a été publiée le 12 juillet 2023

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Les champignons et les bactéries affligent les humains d’innombrables infections et affections liées à des agents pathogènes. La plupart des agents microbicides couramment utilisés ciblent les micro-organismes commensaux et pathogènes sans distinction. Pour distinguer et combattre les espèces pathogènes de la microflore, de nouveaux antimicrobiens ont été développés qui ciblent sélectivement des bactéries et des champignons spécifiques. Les caractéristiques de la paroi cellulaire et les mécanismes antimicrobiens dans lesquels ces micro-organismes impliqués sont mis en évidence dans la présente revue. Vient ensuite l’examen de la conception d’antimicrobiens qui combattent sélectivement une communauté spécifique de microbes, notamment les souches bactériennes Gram-positives et Gram-négatives ainsi que les champignons. Enfin, les progrès récents dans la stratégie d'immunomodulation antimicrobienne qui permet de traiter les infections par des micro-organismes avec une spécificité élevée sont passés en revue. Ces principes de base permettront au lecteur assidu de concevoir de nouvelles approches et de nouveaux composés pour des applications antibactériennes et antifongiques.

Bien que des antibiotiques aient été développés pour lutter contre les maladies infectieuses, la résistance microbienne reste un défi mondial constant [1,2,3]. La résistance développée par les micro-organismes grâce à leurs systèmes de défense menace la santé humaine en générant des souches résistantes qui échappent à l’éradication même par les antibiotiques les plus avancés [4]. Les antibiotiques actuellement disponibles pour lutter contre les infections microbiennes deviennent rapidement inefficaces en raison du développement de souches microbiennes résistantes aux médicaments. Les nanomatériaux antimicrobiens représentent une approche rationnelle pour lutter contre les microbes résistants aux antibiotiques [5, 6]. Une stratégie idéale pour lutter contre ces maladies difficiles est le développement de matériaux antimicrobiens intelligents présentant une toxicité sélective contre des micro-organismes infectieux spécifiques [7]. À la lumière de cela, plusieurs recherches ont été consacrées à la bio-ingénierie des nanomatériaux afin d’ajuster et de modifier leur activité antibactérienne contre un agent pathogène spécifique. En conséquence, une large gamme de nanoparticules ont été fonctionnalisées avec des composés bioactifs pour apporter une toxicité sélective contre les bactéries et les champignons. La toxicité sélective est la capacité des antimicrobiens à tuer ou à inhiber les microbes délétères uniquement tout en préservant la vitalité des cellules hôtes ou le microbiome sain [8].

La présente revue résume la conception de matériaux intelligents qui ciblent sélectivement des types spécifiques de micro-organismes (Fig. 1). Les caractéristiques cellulaires des microbes, notamment les bactéries Gram-positives, les bactéries Gram-négatives et les champignons, sont présentées ainsi qu'une discussion sur les mécanismes antimicrobiens impliqués dans la lutte contre ces micro-organismes. Les lecteurs sont ensuite initiés à la conception de matériaux avancés avec sélectivité. Outre la destruction directe des microbes à l'aide de nanomatériaux intelligents, les études les plus récentes sur le traitement des infections par des micro-organismes par des modulations immunitaires sont également résumées. L’acquisition de telles connaissances offrira au lecteur passionné des indications importantes sur le contrôle efficace des infections microbiennes avec une sélectivité élevée et de faibles effets secondaires.

Illustration schématique de la toxicité sélective d'un matériau pour lutter contre des microbes spécifiques. Les domaines de liaison à la paroi cellulaire peuvent attacher et tuer sélectivement les bactéries pathogènes. En raison de la présence du ligand attaché aux nanoparticules d'argent, la nanoplate-forme peut se lier spécifiquement à l'agent pathogène en tant que ligands ciblants pour discriminer les souches bactériennes et conférer une performance antibactérienne sélective.

Les bactéries sont classées en souches Gram-positives et Gram-négatives. Les membranes internes ou cytoplasmiques des deux groupes de bactéries sont similaires ; tandis que les enveloppes cellulaires externes sont sensiblement différentes, ce qui explique leur tolérance et leur sensibilité aux antimicrobiens. De telles différences expliquent la nécessité de développer des stratégies distinctes pour leur éradication [9, 10].