Une étude révèle une accumulation de médicaments thérapeutiques courants par les bactéries intestinales

Les médicaments courants peuvent s'accumuler dans les bactéries intestinales, une nouvelle étude a trouvé, altérer la fonction bactérienne et potentiellement réduire l'efficacité du médicament. Ces interactions – observées pour une variété de médicaments, comme la dépression, Diabète, et les médicaments contre l'asthme - pourraient aider les chercheurs à mieux comprendre les différences individuelles dans l'efficacité des médicaments et les effets secondaires, selon l'étude publiée dans La nature .

On sait que les bactéries peuvent modifier chimiquement certains médicaments, un processus connu sous le nom de biotransformation. Cette étude, dirigé par des chercheurs de l'Unité de toxicologie du Medical Research Council (MRC) de l'Université de Cambridge et du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) en Allemagne, est le premier à montrer que certaines espèces de bactéries intestinales accumulent des médicaments humains, modifier les types de bactéries et leur activité.

Cela pourrait modifier l'efficacité du médicament à la fois directement, car l'accumulation pourrait réduire la disponibilité du médicament pour le corps, et indirectement, car la fonction et la composition bactériennes altérées pourraient être liées à des effets secondaires.

L'intestin humain contient naturellement des communautés de centaines d'espèces différentes de bactéries, qui sont importants pour la santé et la maladie, appelé le microbiome intestinal. La composition des espèces bactériennes varie considérablement d'une personne à l'autre et il a déjà été démontré qu'elle était associée à un large éventail de conditions, notamment l'obésité, réponse immunitaire, et la santé mentale.

Dans cette étude, les chercheurs ont cultivé 25 bactéries intestinales courantes et étudié leur interaction avec 15 médicaments pris par voie orale. Les médicaments ont été choisis pour représenter une gamme de différents types de médicaments courants, y compris les médicaments antidépresseurs, qui sont connus pour affecter les individus de manière différente et provoquer des effets secondaires tels que des problèmes intestinaux et une prise de poids.

Les chercheurs ont testé comment chacun des 15 médicaments interagissait avec les souches bactériennes sélectionnées – un total de 375 tests bactério-drogues.

Ils ont trouvé 70 interactions entre les bactéries et les médicaments étudiés – dont 29 n'avaient pas été signalées auparavant.

Alors que des recherches antérieures ont montré que les bactéries peuvent modifier chimiquement les médicaments, lorsque les scientifiques ont étudié plus avant ces interactions, ils ont constaté que pour 17 des 29 nouvelles interactions, le médicament s'est accumulé dans les bactéries sans être modifié.

Dr Kiran Patil, du MRC Toxicology Unit de l'Université de Cambridge, qui a co-dirigé l'étude, a déclaré : « Il était surprenant que la majorité des nouvelles interactions que nous avons vues entre les bactéries et les médicaments soient les médicaments qui s'accumulent dans les bactéries, car jusqu'à présent, la biotransformation était considérée comme le principal moyen par lequel les bactéries affectent la disponibilité des médicaments."

"Ce seront probablement des différences très personnelles entre les individus, selon la composition de leur microbiote intestinal. Nous avons vu des différences même entre différentes souches de la même espèce de bactérie."

Des exemples de médicaments qui se sont accumulés dans les bactéries comprennent la duloxétine antidépresseur et la rosiglitazone antidiabétique. Pour certains médicaments, tels que le montélukast (un médicament contre l'asthme) et le roflumilast (pour la maladie pulmonaire obstructive chronique), les deux changements se sont produits dans différentes bactéries - ils ont été accumulés par certaines espèces de bactéries et modifiés par d'autres.

Ils ont également découvert que la bioaccumulation de médicaments modifie le métabolisme des bactéries qui s'accumulent. Par exemple, le médicament antidépresseur duloxetine s'est lié à plusieurs enzymes métaboliques dans les bactéries et a modifié leurs métabolites sécrétés.

Les chercheurs ont développé une petite communauté de plusieurs espèces bactériennes ensemble et ont découvert que l'antidépresseur duloxétine modifiait considérablement l'équilibre des espèces bactériennes. Le médicament a modifié les molécules produites par les bactéries accumulant le médicament, dont se nourrissent les autres bactéries, les bactéries consommatrices se sont donc développées beaucoup plus et ont déséquilibré la composition de la communauté.

Les chercheurs ont testé les effets plus loin en utilisant C. elegans , un ver nématode couramment utilisé pour étudier les bactéries intestinales. Ils ont étudié la duloxétine, qui s'est avéré s'accumuler dans certaines bactéries mais pas dans d'autres. Chez les vers cultivés avec les espèces de bactéries qui accumulent le médicament, le comportement des vers a été modifié après avoir été exposés à la duloxétine, par rapport aux vers cultivés avec des bactéries qui n'accumulent pas la duloxétine.

Dr Athanasios Typas, de l'EMBL, qui a co-dirigé l'étude, a déclaré:"Ce n'est que maintenant que les gens reconnaissent que les médicaments et notre microbiome s'influencent mutuellement avec une conséquence critique pour notre santé."

Dr Peer Bork, de l'EMBL et co-responsable de l'étude, a déclaré:"Cela nous oblige à commencer à traiter le microbiome comme l'un de nos organes."

Les prochaines étapes pour nous seront de faire avancer cette recherche moléculaire de base et d'étudier comment les bactéries intestinales d'un individu sont liées aux différentes réponses individuelles aux médicaments tels que les antidépresseurs - les différences selon que vous répondez, la dose de médicament nécessaire, et des effets secondaires comme la prise de poids. Si nous pouvons caractériser comment les gens réagissent en fonction de la composition de leur microbiome, alors les traitements médicamenteux pourraient être individualisés.

Dr Kiran Patil, Unité de toxicologie du MRC, Université de Cambridge

Les chercheurs avertissent que les résultats de l'étude ne concernent que les bactéries cultivées en laboratoire et que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment la bioaccumulation de médicaments par les bactéries intestinales se manifeste à l'intérieur du corps humain.

L'étude a commencé en tant que projet collaboratif à l'EMBL Heidelberg et s'est terminée dans le groupe de Kiran Patil après son déménagement à Cambridge. Il a impliqué des chercheurs des Typas de l'EMBL, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, et les groupes Beck et l'équipe Savitski, ainsi que la Génomique, Protéomique, et les installations centrales de métabolomique à l'EMBL Heidelberg.

Cette étude a été financée par la Commission européenne Horizon 2020, MRC et LEBM.

Dr Megan Dowie, Responsable de la Médecine Moléculaire et Cellulaire au MRC, a déclaré :« Cette étude met en évidence l'importance du microbiome dans l'administration de médicaments, efficacité et sécurité. Il y a encore beaucoup de choses qui ne sont pas bien comprises sur le microbiome et il est clair que des travaux supplémentaires doivent être effectués pour comprendre les aspects moléculaires importants impliqués ici, ce qui pourrait avoir un impact positif sur la réponse d'un individu à une gamme de médicaments couramment utilisés."

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