Publié le 28 novembre 2025 11:45:00. Des recherches récentes remettent en question des méthodes couramment utilisées pour étudier le stress oxydatif chez les bactéries, ce qui pourrait modifier notre compréhension du fonctionnement des antibiotiques et de la manière dont ils tuent les agents pathogènes.
- Des colorants fluorescéins, largement employés pour détecter le stress oxydatif bactérien, pourraient fournir des résultats trompeurs.
- Une étude de 2024 suggère que la résistance aux antibiotiques induite par des antioxydants pourrait être liée à un ralentissement de la croissance cellulaire plutôt qu’à une protection directe contre le stress oxydatif.
- La controverse persiste quant au rôle des espèces réactives de l’oxygène dans le mécanisme d’action des antibiotiques.
L’idée que les antibiotiques bactéricides agissent en générant des espèces réactives de l’oxygène (radicaux libres) au sein des bactéries est remise en question par une nouvelle étude menée par des chercheurs américains. Ces travaux, publiés récemment, mettent en doute la fiabilité des outils utilisés pour mesurer ce stress oxydatif, et par conséquent, la validité de l’hypothèse selon laquelle ce phénomène serait central dans l’action de nombreux antibiotiques.
En 2007, une équipe dirigée par James Collins, alors à l’Université de Boston aux États-Unis, avait émis l’hypothèse que tous les antibiotiques, y compris des agents courants comme la pénicilline, tuaient les bactéries en produisant des espèces réactives de l’oxygène, telles que le superoxyde, le peroxyde d’hydrogène et les radicaux hydroxyles. Cette théorie, inspirée par le mode d’action de certains médicaments anticancéreux comme la doxorubicine, a suscité un vif intérêt dans la communauté scientifique.
Cependant, dès 2013, des études contestaient cette hypothèse. James Imlay, de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, et ses collègues n’ont trouvé aucune preuve supplémentaire de stress oxydatif chez Escherichia coli, notamment en l’absence d’activation d’un facteur de transcription sensible au peroxyde d’hydrogène. Malgré ces résultats, l’idée que les espèces réactives de l’oxygène joueraient un rôle dans l’activité bactéricide de diverses substances (nanoparticules, rayonnement solaire, etc.) a continué de gagner des partisans.
L’hypothèse reposait sur deux piliers principaux : d’une part, l’observation que les bactéries enrichies en antioxydants étaient plus résistantes aux antibiotiques ; d’autre part, l’utilisation de colorants fluorescéins, qui émettent de la lumière lorsqu’ils sont oxydés, et qui semblaient briller plus intensément dans les cellules exposées aux antibiotiques, suggérant ainsi la présence de stress oxydatif. Selon Imlay, ces deux méthodes se validaient mutuellement dans les premières études, ce qui a pu conduire à une utilisation plus parcimonieuse de l’une ou l’autre dans les travaux ultérieurs.
En 2024, Imlay et son collègue Sergueï Korchounov ont publié une étude démontrant que la première méthode – l’utilisation d’antioxydants – n’était pas fiable. Ils ont montré que l’ajout d’antioxydants ralentissait la croissance des cellules, et que les cellules à croissance plus lente étaient naturellement plus résistantes au stress. Leur nouvelle recherche se concentre désormais sur les colorants fluorescéins.
Imlay et Korshunov présentent deux arguments majeurs remettant en question l’efficacité de ces colorants comme marqueurs de stress oxydatif. Premièrement, ils ont constaté que les bactéries cultivées en l’absence d’oxygène produisaient autant de fluorescence que celles cultivées en présence d’oxygène, suggérant que le colorant pouvait être oxydé par d’autres agents, comme les flavines et les quinones, même en milieu anoxique. Deuxièmement, ils ont découvert que les bactéries expulsaient activement les colorants.
« Les bactéries disposent de nombreuses pompes à efflux qui éliminent continuellement des molécules, et il s’avère qu’elles pompent ces colorants. Tout stress qui diminue le taux métabolique a pour effet de diminuer la charge énergétique de la cellule, de sorte que les pompes arrêtent de pomper le colorant. »
James Imlay, Université de l’Illinois
Ainsi, selon les chercheurs, l’accumulation de colorant oxydé observée lors d’un stress cellulaire (tel que l’exposition à un antibiotique) serait en réalité due à une diminution de l’activité des pompes à efflux, et non à une augmentation du stress oxydatif. Des produits chimiques inhibant ces pompes à efflux reproduisaient d’ailleurs cet effet.
Imlay estime qu’il est temps de reconsidérer les preuves soutenant l’idée que les antibiotiques agissent en générant des espèces réactives de l’oxygène.
« Nous ne disons pas que les antibiotiques ne fonctionnent pas, nous disons que leur mécanisme d’action ne repose pas sur le stress oxydatif. »
James Imlay, Université de l’Illinois
Il souligne que les antibiotiques bactéricides possèdent probablement des mécanismes d’action indépendants de la présence d’oxygène, ce qui expliquerait leur efficacité dans des environnements pauvres en oxygène. Il préconise désormais de se concentrer sur des marqueurs plus fiables du stress oxydatif, tels que les enzymes, pour les futures recherches.
Plusieurs chercheurs interrogés par Chemistry World s’accordent avec Imlay sur le manque de fiabilité des colorants fluorescéins. Cependant, James Collins, aujourd’hui au Massachusetts Institute of Technology, reste convaincu que certaines classes d’antibiotiques induisent un stress oxydatif dans le cadre de leur action. Il a mené une étude utilisant une gamme de tests pour mesurer directement les dommages oxydatifs aux composants cellulaires clés (protéines, ADN, ARN) et a constaté que E. coli exposée à divers antibiotiques présentait des marqueurs de stress oxydatif, qui évoluaient ensuite vers différentes formes de mort cellulaire.5
« Ce travail… a clairement démontré que de nombreux antibiotiques bactéricides induisent un stress oxydatif dans le cadre de leur mécanisme d’action. »
James Collins, Massachusetts Institute of Technology