image: A team of biophysics from leading Russian research and educational institutions (MSU, RUDN University, and the Federal Research and Clinical Center of the Federal Medical-Biological Agency of Russia) developed a computer model that shows the effect of antiseptics on bacterial membranes. The common concepts regarding the mode of action of antiseptics turned out to be incorrect: instead of destroying bacterial membranes, they cause changes in their structure. These changes make the bacteria weaker and more susceptible to adverse external factors. view more
Credit: RUDN University
Des biophysiciens des principales institutions scientifiques et éducatives de Russie, notamment l'Université d'État de Moscou, l'Université RUDN et l'Agence fédérale médicale et biologique, ont construit conjointement un modèle informatique qui montre comment les antiseptiques contenant des particules chargées électriquement affectent la membrane bactérienne. Il s'est avéré que les idées précédentes sur le mécanisme d'action des antiseptiques ne sont pas tout à fait correctes, les antiseptiques en eux-mêmes ne détruisent pas la membrane bactérienne, mais ne provoquent que des changements dans sa structure. Cela affaiblit la bactérie et entraîne sa mort sous l'influence de facteurs externes. Les résultats sont publiés dans The Journal of Physical Chemistry.
Les antiseptiques sont des médicaments qui perturbent les processus internes ou les structures externes des micro-organismes pathogènes et entraînent ainsi leur mort. Par exemple, l'alcool décompose les éléments constitutifs importants et les éléments régulateurs des bactéries et des virus. Certains antiseptiques détruisent l'intégrité de la membrane bactérienne. De telles substances sont efficaces contre un large éventail de micro-organismes pathogènes, mais le mécanisme d'action spécifique de ces antiseptiques n'a pas encore été étudié en détail. Seules des caractéristiques générales sont connues, par exemple, que des dommages dans la membrane bactérienne sont obtenus du fait qu'il y a des particules électriquement chargées dans les molécules antiseptiques. Les biophysiciens ont créé un modèle informatique de la membrane bactérienne et ont découvert exactement comment ces antiseptiques détruisent les bactéries. Les résultats aideront à faire face à la résistance des micro-organismes aux antiseptiques.
« Un certain nombre d'agents pathogènes microbiens, en particulier ceux associés aux infections nosocomiales, sont résistants aux antiseptiques. Comprendre les fondements physiques de l'interaction des antiseptiques et des microorganismes est vital pour leur utilisation efficace et le développement de composés plus efficaces », Docteur en Sciences Physiques et Mathématiques Ilya Kovalenko, programme 5-100 RUDN.
Les biophysiciens ont construit un modèle de membrane bactérienne et y ont "placé" les molécules de quatre antiseptiques : miramistine, chlorhexidine, picloxydine et octénidine. Tous sont des antiseptiques cationiques, c'est-à-dire que leurs molécules portent une charge positive. On suppose qu'il détruit également la membrane bactérienne. Cependant, à la surprise des chercheurs, les antiseptiques n'ont que légèrement modifié la structure de la membrane, mais n'ont pas causé de dommages. La destruction de la membrane ne s'est pas produite même avec une augmentation de la concentration de l'antiseptique de 1/24 à 1/4 par rapport à la quantité de lipides membranaires.
La membrane ne s'est effondrée que lorsque les biophysiciens ont ajouté un champ électrique externe de 150 millivolts par nanomètre au modèle. La membrane a commencé à se reconstruire et des pores se sont formés autour des molécules antiseptiques. L'eau a pénétré dans ces trous initialement petits : elle a élargi les trous et « déchiré » la membrane. Cet effet est devenu possible en raison du fait que la membrane est devenue plus mince près de l'antiseptique chargé positivement. Les molécules non chargées de la membrane ont essayé de s'en éloigner. La rugosité de la coquille l'a rendue plus vulnérable aux facteurs externes et a finalement conduit à la mort cellulaire.
« Nous avons étudié l'interaction de plusieurs antiseptiques chargés avec une membrane bactérienne modèle et avons découvert que le facteur clé dans la formation des pores est le réarrangement de la membrane en présence obligatoire d'un champ électrique. Nous espérons que le modèle obtenu aidera à prédire l'effet des antiseptiques connus et récemment découverts sur divers micro-organismes », Docteur en Sciences Physiques et Mathématiques Ilya Kovalenko, programme 5-100 RUDN.
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Journal
The Journal of Physical Chemistry B