Les bactéries sont des organismes unicellulaires. Certains sont naturellement présents dans le corps et contribuent à sa fonctionnalité. Les antibiotiques sont des médicaments pour combattre les infections bactériennes. Cependant, les bactéries peuvent développer une résistance au médicament conçu pour les tuer : c’est ce qu’on appelle la résistance aux antibiotiques et cela représente un problème grave, car des maladies qui étaient auparavant facilement traitables avec des antibiotiques de première génération deviennent incurables, ce qui augmente le risque d’infection.

En outre, les bactéries résistantes sont souvent plus difficiles à tuer, ce qui peut aggraver les infections potentielles. Par conséquent, la recherche médicale est invitée à trouver un moyen de contourner la résistance aux antibiotiques.

Les bactéries libèrent des vésicules membranaires

L’identification des bactéries est particulièrement importante en médecine, car l’antibiotique correct est déterminé par l’espèce bactérienne à l’origine de l’infection. La technique la plus courante utilisée pour la détection des bactéries est la coloration de Gram, qui permet d’identifier l’organisme en fonction de sa structure. Cette procédure divise les bactéries en deux catégories : les bactéries Gram-négatives et les bactéries Gram-positives. Cependant, la coloration de Gram a ses limites [1] Les bactéries à Gram positif et à Gram négatif produisent, dans une plus large mesure, des vésicules membranaires (VM).

Vésicules membranaires et résistance aux antibiotiques

Les VM sont impliquées dans divers processus biologiques tels que la virulence et la dissémination de toxines, le transfert horizontal de gènes, l’exportation de métabolites cellulaires et la communication de cellule à cellule. Ils protègent également la population bactérienne contre certains antibiotiques. Enfin, les VM ont également des activités immunomodulatrices, qui ont suscité l’intérêt de la communauté des chercheurs, car elles peuvent contenir plusieurs composés qui peuvent être utilisés comme vaccins ou médicaments contre le cancer [2].

L’effet immunorégulateur des cannabinoïdes lors d’une infection bactérienne

Le système endocannabinoïde (ECS) est un système de signalisation biologique. Il est composé de neurotransmetteurs, appelés endocannabinoïdes, qui se lient aux récepteurs des cannabinoïdes. Il a été démontré que le SCE est capable de réguler le système immunitaire car les récepteurs cannabinoïdes sont présents sur les cellules immunitaires.

Ce système n’est pas seulement activé par les endocannabinoïdes en cas de besoin, mais aussi par d’autres cannabinoïdes tels que les phytocannabinoïdes (que l’on trouve dans le plant de marijuana). Lorsqu’ils affectent la DSR, les cannabinoïdes ont un rôle immunorégulateur dans les maladies infectieuses et ont une forte activité antibactérienne, même contre certaines souches résistantes aux antibiotiques.

Parmi ces phytocannabinoïdes, le cannabidiol (CBD) est devenu particulièrement intéressant. La CDB est connue pour ses propriétés anti-inflammatoires, antioxydantes et anticancéreuses. Une étude antérieure suggère que les effets anticancéreux de la CDB pourraient être dus en partie aux effets inhibiteurs de la biogenèse des exosomes et des microvésicules (MV) (libération dans le cancer), qui sont des structures bicouches lipidiques fermées générées par les cellules et impliquées dans la communication cellulaire par le transfert de matériel génétique et de protéines.

En septembre 2019, une nouvelle étude a examiné si les effets modulateurs du MV, une substance supposée similaire à la CDB, pouvaient être utilisés pour sensibiliser les bactéries aux antibiotiques.

« Le cannabidiol est un nouveau modulateur des vésicules membranaires bactériennes »

Expérience

Par le biais d’une analyse in vitro, l’étude visait à évaluer les effets possibles de la CDB sur la libération de vésicules membranaires (VM) par les bactéries, le profil des VM et les effets antibactériens des traitements à la CDB associés à différents antibiotiques.

Deux bactéries ont été utilisées pour la culture : Escherichia coli (bactéries Gram-négatives) et Staphylococcus aureus (bactéries Gram-positives). Une culture de chacun a été utilisée pour le contrôle et d’autres ont été traitées avec de la CBD. Deux doses ont été utilisées : 1µM et 5µM.

Résultats

Premièrement, le CBD a réduit de manière significative la libération de VM dans E. coli (Gram négatif) mais a eu des effets négligeables sur la libération de VM dans S. aureus (Gram positif). La dose de 1µM de CBD a eu un effet inhibiteur de MV plus fort sur E. coli que la dose plus élevée de 5µM. Cela peut s’expliquer par l’effet en deux phases de la CDB.

Deuxièmement, à la concentration de 1µM, la CBD a considérablement augmenté le nombre de MVs de 500nm libérés dans E. coli. Ce phénomène était négligeable dans les bactéries traitées par le contrôle et dans les bactéries traitées par la CBD à 5µM. Ce changement est important car des recherches récentes reconnaissent l’importance de la taille du MV pour l’entrée et l’acceptation des cellules, ainsi que l’existence de la sous-population MV.

D’autres études sont nécessaires ici pour comprendre non seulement pourquoi et comment la CDB affecte la formation et la libération des MV, mais aussi comment elle agit en tant qu’agent antibactérien. Toutefois, le changement de profil protéomique pourrait être un avantage. En fait, l’expérience souligne que la composition protéique des virus E. coli non traités diffère de celle des virus E. coli traités par la CBD (cinq protéines étaient absentes). Ici, les protéines qui ont été identifiées étaient liées au processus métabolique, à la respiration cellulaire et aux fonctions antibiotiques.

Enfin, des traitements uniquement antibiotiques et des traitements antibiotiques combinés avec la CDB ont été appliqués. E. coli (gram négatif) était beaucoup plus sensible à une application combinée de la CDB avec l’érythromycine, la vancomycine, la rifampicine et la kanamycine, mais pas du tout à la colistine. Pour S. aureus (gram positif), la CBD et la kanamycine étaient la seule combinaison efficace.

La différence d’efficacité des diverses combinaisons s’explique par le mode d’action différent des antibiotiques utilisés. La sensibilité réduite des bactéries à Gram positif au CBD et aux antibiotiques combinés par rapport aux bactéries à Gram négatif est cohérente avec l’effet négligeable du CBD sur la libération de MV dans les bactéries à Gram positif. Cela montre plus généralement que les MV ont un rôle plus important dans la résistance aux antibiotiques. Il a été démontré que les MVs absorbent les agents antimicrobiens. Par conséquent, l’inhibition de la libération de virus microbiens par des bactéries spécifiques par le biais d’un traitement à base de CBD et son association avec des antibiotiques pourraient aider à lutter contre la résistance aux antibiotiques [5].

En conclusion, l’effet inhibiteur du CBD sur les vésicules membranaires des bactéries pourrait améliorer leur sensibilité aux antibiotiques, en particulier pour la souche gram-négative. L’utilisation de la CDB en combinaison avec des antibiotiques spécifiques est alors une solution potentielle pour réduire la résistance aux antibiotiques. Cependant, des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre plus précisément le mécanisme d’action de la CDB.

[1] Woods GL. Detection of infection or infectious agent by use of citologic and histologic stains, Clin Microbriol Rev. 1996 Jul. 9 (3):382-404

[2] Toyofuku, M. et alt. (2018). Types and origins of bacterial membrane vesicles. Nature Reviews Microbiology. doi:10.1038/s41579-018-0112-2

[3] Hernández-Cervantes, R., et alt. (2017). Immunoregulatory Role of Cannabinoids during Infectious Disease. Neuroimmunomodulation, 24(4-5), 183–199. doi:10.1159/000481824

[4] Kosgodage, U. S., et alt. (2018). Cannabidiol (CBD) Is a Novel Inhibitor for Exosome and Microvesicle (EMV) Release in Cancer. Frontiers in pharmacology, 9, 889. doi:10.3389/fphar.2018.00889

[5] Kosgodage, U. S., et alt. (2019). Cannabidiol Is a Novel Modulator of Bacterial Membrane Vesicles. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 9, 324. doi:10.3389/fcimb.2019.00324