vignette|Gélules d'amoxicilline, l'un des antibiotiques les plus prescrits au monde, appartenant à la famille des bêta-lactamines.
Un antibiotiqueLes mots antibiose et antibiotique (dans « action antibiotique ») ont été formés par Vuillemin. (.) Sur l'évolution sémantique subséquente du mot en anglais, voir . (du grec anti : « contre », et bios : « la vie ») est une substance naturelle ou synthétique qui tue les bactéries ou bloque leur croissance. Dans le premier cas, on parle d'antibiotique bactéricide et dans le second cas d'antibiotique bactériostatique. Lorsque la substance est utilisée de manière externe pour tuer la bactérie par contact, on ne parle pas d'antibiotique mais d'antiseptique.
Un antibiotique peut être à la fois bactéricide et bactériostatique, selon sa dose.
Un grand nombre des antibiotiques existants sont constitués de molécules naturelles, fabriquées par des micro-organismes : des champignons ou d'autres bactéries. Ces dernières les produisent pour éliminer les bactéries concurrentes avec lesquelles elles sont en compétition dans leur biotope. Cependant, seul un petit nombre des antibiotiques naturels est utilisable en thérapeutique humaine, pour des raisons de disponibilité dans l'organisme ou d'effets indésirables. Un grand nombre de molécules aujourd'hui sur le marché sont des molécules de synthèse, dérivées ou non d'antibiotiques naturels, en particulier pour contourner les problèmes de résistance.
Les antibiotiques agissent de manière spécifique sur les bactéries, en bloquant une étape essentielle de leur développement : synthèse de leur paroi, de l'ADN, des protéines, ou la production d'énergie. Ce blocage se produit lorsque l'antibiotique se fixe sur sa cible, une molécule de la bactérie qui participe à l'un de ces processus métaboliques essentiels. Cette interaction entre l'antibiotique et sa cible est très sélective, spécifique des bactéries et ces composés ne sont en général actifs ni sur les champignons ni sur les virus. Il existe d'autres molécules actives sur ces autres types d'agents infectieux que l'on appelle des antimycosiques ou des antiviraux, distincts des antibiotiques.
L'introduction généralisée des antibiotiques après la Seconde Guerre mondiale a été l'un des progrès thérapeutiques les plus importants du . Les traitements antibiotiques ont fait progresser l'espérance de vie de plus de dix ans, soit plus qu'aucun autre traitement médical.. Cependant, l'usage généralisé, voire abusif de certains antibiotiques, y compris en traitement préventif, curatif ou en complément alimentaire dans l'alimentation animale, en pisciculture, en médecine vétérinaire et humaine, ou encore comme pesticides pour le traitement des végétaux (contre le feu bactérien par exemple) a introduit une pression de sélection qui a conduit au développement de populations de micro-organismes antibiorésistants et à une baisse générale de l'efficacité thérapeutique. En milieu hospitalier, ceci conduit à une augmentation du risque nosocomial, faute de traitement adapté contre certains germes particulièrement résistants.
Généralités Définition De manière simplifiée un antibiotique est, dans le domaine médical, . Par toxicité sélective, on entend que celle-ci est spécifique des bactéries et que la molécule antibiotique n'affecte pas l'hôte infecté, au moins aux doses utilisées pour le traitement.
Plus généralement, pour les microbiologistes et les chimistes, un antibiotique est une substance anti-bactérienne..
Il a existé des variantes dans cette définition qui diffèrent par la présence ou non des concepts de toxicité sélective, d’origine microbienne et de limitation de cible aux seules bactéries.
Les antiseptiques ne sont pas des antibiotiques. Leur fonction est de tuer un maximum de germes (bactéries, champignons, virus), leur mode d'action n'est pas spécifique, ils ne s'utilisent que localement en application externe et mal employés (trop concentrés par exemple) ils peuvent provoquer des lésions et/ou retarder la cicatrisation.
Les antibiotiques ne sont généralement pas actifs contre les virus. Un produit luttant contre les virus est un antiviral. Toutefois, des études en cours tendent à démontrer une certaine efficacité de quelques antibiotiques dans des cas particuliers comme l'effet de la teicoplanine sur la maladie à virus Ebola.
Avant l'ère moderne Les plus anciennes traces d’exposition à des antibiotiques remontent à la période 350–550 apr. J.-C., dans le nord du Soudan. Des analyses chimiques de squelettes ont révélé des concentrations élevées de tétracycline, un antibiotique à large spectre. Ces concentrations suggèrent une exposition répétée à cette molécule. Les chercheurs ont proposé que celle-ci provienne d'une consommation de boissons fermentées à base de céréales contenant des bactéries du genre Streptomyces, naturellement productrices de tétracycline.
Découverte vignette|Alexander Fleming, découvreur de la pénicilline en 1928.
Le premier antibiotique identifié fut la pénicilline. Si dès la fin du Ernest Duchesne découvrit les propriétés curatives de , la découverte de la pénicilline est à mettre au crédit de Sir Alexander Fleming qui s’aperçut en 1928 que certaines de ses cultures bactériennes dans des boîtes oubliées avaient été contaminées par les expériences de son voisin de paillasse étudiant le champignon et que celui-ci inhibait leur reproduction. Mais l’importance de cette découverte, ses implications et ses utilisations médicales ne furent comprises et élaborées qu’après sa redécouverte, entre les deux grandes guerres notamment à la suite des travaux de Howard Walter Florey, Ernst Chain, et en 1939.
vignette|gauche|Structure de la pénicilline.
En 1932, Gerhard Domagk met au point chez Bayer AG le Prontosil, un sulfamidé, le premier antibiotique de synthèse. C’est toutefois la découverte subséquente, à l'Institut Pasteur, dans le laboratoire de chimie thérapeutique dirigé par Ernest Fourneau, des propriétés antibiotiques du sulfanilamide, agent actif du Prontosil, (découverte publiée en 1935 par Jacques et Thérèse Tréfouel, Federico Nitti et Daniel Bovet) qui ouvrira effectivement la voie à la sulfamidothérapie. Ce premier antibiotique de synthèse a ouvert une voie nouvelle dans la lutte contre de nombreuses maladies qui étaient considérées comme incurables auparavant.
René Dubos isole en 1939 la tyrothricine (un mélange de tyrocidine et de gramicidine) à partir du Bacillus brevis dont il avait observé l’action antibactérienne. L’importance de cette découverte ne fut pas tant d’ordre thérapeutique que théorique : si la gramicidine fut effectivement le premier antibiotique commercialisé, son utilisation fut limitée à une application locale — en topique — ; toxique en intraveineuse, la gramicidine s’avéra en revanche très efficace pendant le second conflit mondial pour guérir les blessures et les ulcères. Comme Howard Florey lui-même devait le rappeler plus tard, la découverte de la gramicidine fut une étape déterminante en cela qu’elle encouragea les recherches autour des applications thérapeutiques de la pénicilline qui avaient souffert jusque-là de plusieurs déconvenues..
En 1944, Selman A. Waksman, Albert Schatz et E. Bugie découvrent la streptomycine, le premier antibiotique ayant un effet sur le bacille de Koch, rendant ainsi possible le traitement de la tuberculose. En 1952, commercialisation sous la marque Ilosone de l’érythromycine, premier macrolide connu, nouvellement isolée par J. M. McGuire, de la firme Eli Lilly. En 1956 est découverte la vancomycine. Suivent alors le développement des quinolones à partir de 1962 et leurs dérivés, les fluoroquinolones dans les années 1980.
Au début des années 1970, la recherche sur les antibiotiques se ralentit fortement, l'arsenal thérapeutique de l'époque permettant alors de traiter efficacement la plupart des infections bactériennes.
L'émergence des résistances de plus en plus nombreuses va modifier ce tableau et stimuler la reprise des travaux. En 2000, le linézolide (approuvé par la FDA le ) est mis sur le marché américain. Le linézolide correspond à une nouvelle classe de composés, les oxazolidinones. C'est la première fois en 20 ans qu'une nouvelle classe de composés antibiotiques est introduite dans la pharmacopée.
Globalement, en un demi-siècle, les antibiotiques ont augmenté de plus de dix ans l’espérance de vie de ceux qui y ont accès, soit plus qu'aucun autre traitement. Comparativement, un médicament qui guérirait 100 % des cancers n’augmenterait l’espérance de vie que de cinq ans.
Les antibiotiques ont en particulier fourni des traitements efficaces pour la plupart des grandes maladies infectieuses bactériennes. Combinés à la vaccination ils ont contribué à faire largement disparaître les grandes maladies épidémiques, au moins dans les pays développés : tuberculose, peste, lèpre, typhus, fièvre typhoïde... Ils sont également utilisés dans les cas de choléra en complément de la réhydratation des malades.
Bactéricidie et bactériostase Selon leur effet sur les bactéries, les antibiotiques se divisent en deux catégories : les antibiotiques bactéricides qui ont la capacité de tuer les bactéries (ex. : β-lactamines, aminosides), et les antibiotiques bactériostatiques qui inhibent la croissance bactérienne sans provoquer leur mort directe (ex. : macrolides, tétracyclines). Dans ce cas, l’élimination des bactéries repose sur les défenses immunitaires de l’hôte.
L’étude de l’activité antibactérienne a permis de distinguer les antibiotiques à bactéricidie temps-dépendante (β-lactamines, glycopeptides) de ceux à bactéricidie concentration-dépendante (aminosides, fluoroquinolones). Pour les premiers, l’efficacité repose sur la durée pendant laquelle les bactéries sont exposées à une concentration supérieure à la concentration minimale inhibitrice de l’antibiotique, alors que pour les seconds, elle dépend de la concentration maximale d’antibiotique à laquelle les bactéries sont exposées. Le choix entre l’utilisation d’antibiotiques bactéricides ou bactériostatiques dépend du contexte clinique : en cas d’infections sévères, comme les endocardites ou les méningites, par exemple, les antibiotiques bactéricides sont préférés.
Le mode d’action des antibiotiques thumb|400px|Schéma synthétique des mécanismes d’action des antibiotiques sur une bactérie.
Il existe plus de molécules antibiotiques connues (voir liste d'antibiotiques), la plupart d'entre elles sont des produits naturels, synthétisés par des procaryotes, des champignons, des végétaux supérieurs, des animaux ou des lichens.
Les antibiotiques agissent par divers mécanismes, en ciblant des fonctions ou des éléments essentiels de la bactérie : inhibition de la synthèse du peptidoglycane, des acides nucléiques ou des protéines, altération des membranes ou perturbation du métabolisme. La structure de la paroi bactérienne est un élément clé qui permet de différencier les bactéries à Gram positif des bactéries à Gram négatif. Elle comprend une membrane cytoplasmique commune, entourée d’un peptidoglycane épais, chez les Gram positif, ou mince et doublé d’une membrane externe, chez les Gram négatif. Ces différences influencent la pénétration des antibiotiques et l’accessibilité de leurs cibles.
Le principe d'action des antibiotiques consiste à bloquer sélectivement une étape d'un mécanisme essentiel à la survie ou à la multiplication des micro-organismes. Le mécanisme ciblé par l'antibiotique est le plus souvent spécifique des bactéries et n'a pas d'équivalent chez les eucaryotes et en particulier chez l'humain. Ainsi, idéalement, l'antibiotique tue ou bloque la multiplication des bactéries mais n'a pas d'impact sur les cellules du patient traité. Il existe ainsi quelques grandes familles de mécanisme d'action pour les antibiotiques, ce qui permet de les regrouper en grandes classes décrites ci-après.
Inhibition de la synthèse de la paroi bactérienne par ciblage du peptidoglycane