Médécine

Pénicilline : une découverte en 4 actes

 

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Pénicilline : une découverte en 4 actes
Une pièce de:

Alexander Fleming

Howard Florey

et Ernst Chain »

ACTE 1 :1921 / DECOUVERTE DU PREMIER ANTIBIOTIQUE (LYSOZYME)

L’histoire commence en novembre 1921 dans le laboratoire d’Alexandre Fleming, à l’hôpital St. Mary’s de Londres. Fleming, qui a alors un rhume.Il contamine accidentellement, avec une goutte de son nez, les colonies de bactéries qu’il étudiait.

À sa surprise, il constate qu’au contact de son mucus, les bactéries ont perdu leur paroi cellulaire et se sont dissoutes. Il répète l’expérience avec des larmes et obtient le même résultat. Il en conclut que les sécrétions nasales et les larmes contiennent un composé antibactérien qu’il appelle lysozyme. Malheureusement, il découvre que le lysozyme, une enzyme, est d’une efficacité limitée comme agent antibactérien. C’est néanmoins le premier antibiotique naturel identifié. Bien qu’elle n’ait pas donné lieu à des applications thérapeutiques, la découverte du lysozyme a joué un rôle important dans l’étude des mécanismes enzymatiques.

ACTE 2 : 1928 / DECOUVERTE DE LA PENICILLINE

Le 3 septembre 1928, Fleming travaillait sur les propriétés des staphylocoques.

Il était déjà bien connu à cette époque en raison de ses premières découvertes et il avait la réputation d’être un chercheur remarquable mais négligent ; il oubliait le plus souvent les cultures sur lesquelles il travaillait et son laboratoire était toujours en plein désordre.

Après de longues vacances, il remarqua que beaucoup de ses boîtes de culture avaient été contaminées par un champignon et les avait donc mises dans du désinfectant. Devant montrer son travail à un visiteur, il récupéra certaines des boîtes qui n’avaient pas été complètement immergées et c’est alors qu’il remarqua autour d’un champignon une zone où les bactéries ne s’étaient pas développées.

Il isola un extrait de la moisissure, l’identifia correctement comme appartenant à la famille du penicillium (penicillium notatum) et appela cet agent pénicilline.

Le génie d’Alexander Fleming a été de comprendre l’importance du phénomène et de l’appliquer. Il étudia avec succès ses effets sur un grand nombre de bactéries et remarqua qu’il agissait contre des bactéries comme les staphylocoques et toutes les bactéries Gram positifs (agents pathogène de la scarlatine, de la diphtérie, streptococcus pneumoniae …), mais non contre la fièvre typhoïde, à laquelle il cherchait un remède à ce moment-là.

NB : l’histoire dit que cette moisissure est secondaire à la diffusion de spores de penicillium notatum provenant d’un laboratoire de mycologie (situé à l’étage en dessous du laboratoire de Fleming) qui étudiaient les effets allergènes de cette moisissure. Les spores de penicillium auraient diffusé par voie aérienne dans le laboratoire de Fleming en passant par la cage d’escalier.

Il continua ses recherches, mais constata qu’il était difficile de cultiver le penicillium et, même quand on y arrivait, il était encore plus difficile d’en extraire la pénicilline. Son impression était que, du fait de ce problème de production en grande quantité et parce que son action lui semblait lente, la pénicilline n’aurait guère d’importance dans le traitement des infections.

Fleming s’était également persuadé que la pénicilline ne subsisterait pas assez longtemps dans le corps humain pour tuer des bactéries. Un grand nombre de tests cliniques se révélèrent peu concluants, probablement du fait que la pénicilline  était utilisée comme antiseptique.

Les lourds investissements consentis par les grandes entreprises pharmaceutiques dans la production de sulfamides constituèrent un énorme frein à ses recherches.

En même temps qu’il s’adonnait à d’autres recherches, il continua à essayer d’intéresser un chimiste qui aurait assez de talent pour réussir…

ACTE 3 : 1940 / PREMIERS ESSAIS DE LA PENICILLINE SUR L’HOMME

En 1938, soit dix ans après le deuxième acte de cette découverte,  deux autres scientifiques, Howard Florey, qui dirigent le laboratoire de pathologie de l’Université d’Oxford, et Ernst Chain décident de travailler sur la pénicilline.

Howard Florey dirigeait une grande équipe de chercheurs à la Sir William Dunn School of Pathology de l’Université d’Oxford. L’équipe avait auparavant travaillé sur le Lysozyme de Fleming et Florey avait lu l’article de Fleming qui décrivait les effets antibactériens de la pénicilline.

Ernst Chain jeune biochimiste d’origine juive qui a fui l’Allemagne nazie, trouva la façon d’isoler et de concentrer la pénicilline et il en théorisa correctement la structure et publia ses premiers résultats en 1940.

Un autre chercheur, Norman Heatley eut l’idée de transférer dans l’eau le composant actif de pénicilline pour changer son acidité. Il put alors produire assez de médicament pour commencer à faire des tests sur les animaux.

De plus en plus de personnes s’impliquèrent dans l’équipe d’Oxford et, à un moment donné, c’est l’école Dunn entière qui se consacrait à la production de la pénicilline.

Après que l’équipe eut en 1940 mis au point une méthode pour obtenir enfin la pénicilline sous une forme stable et utilisable, plusieurs essais cliniques furent tentés, avec tant de succès que l’équipe chercha la manière de la produire en grande quantité.

ACTE 4 : LES ANNEES 40 / PRODUCTION ET UTILISATION DE LA PENICILLINE A GRANDE ECHELLE

Howard Florey et son équipe se rendent alors compte que c’est seulement aux États-Unis qu’ils auront les moyens de mettre en œuvre la production de la pénicilline à grande échelle.

En juin 1941, Florey accompagné de Norman Heatley s’envole pour les États-Unis avec des échantillons précieux de penicillium notatum. Les deux chercheurs s’établissent à Peoria, dans l’Illinois, dans un laboratoire du ministère de l’Agriculture spécialisé dans les processus de fermentation.

En quelques semaines, le laboratoire met au point de nouvelles techniques qui améliorent de manière considérable les « rendements » de la pénicilline L’équipe décide notamment d’utiliser, pour la fermentation, de «l’eau de maïs», un sous-produit de la préparation de l’amidon. Il remplace aussi la culture en surface de l’équipe d’Oxford par la culture en milieu submergé, beaucoup plus efficace.

Mais les chercheurs se rendent compte, que ce dont ils ont vraiment besoin est une souche de pénicilline plus performante. Ils font venir des échantillons du monde entier, mais c’est, en définitive, une secrétaire du laboratoire qui leur fournira la souche recherchée. A son heure de lunch, elle remarque un melon moisit au marché aux fruits. Connaissant l’intérêt des chercheurs pour les moisissures, elle le ramène au laboratoire. La moisissure est identifiée comme étant du  penicillium chrysogenum. Les chercheurs découvrent qu’elle a la faculté de produire 200 fois plus de pénicilline que penicillium notatum !.

À la suite de sa découverte, les chercheurs baptisent la secrétaire, Mary Hunt, «Moldy Mary» (Mary la moisissure).

La production de la pénicilline à l’échelle industrielle devient dès lors possible et de nombreux laboratoires : Merck, Pfizer, Abbott et Squibb font partie d’un groupe de 21 laboratoires pharmaceutiques qui se partagent ce marché.

En l’espace de quelques années, la production de pénicilline passe de bouteilles d’un litre (rendement de 0,0001 %) à des cuves de 50 000 litres (rendement de 90 %).

La pénicilline est d’abord réservée à soigner les militaires puis lorsque la production devient très importante, la population civile peut en bénéficier à la fin des années 1940.

Depuis, la pénicilline et ses dérivés a sauvé la vie de dizaines de millions de personnes à travers le monde …

En 1945, Alexander Fleming, Howard Walter Florey et Ernst Boris Chain sont colauréats du prix nobel de physiologie ou médecine : « Découverte de la pénicilline et de ses effets curatifs dans plusieurs maladies infectieuses »

 

Par William Berrebi,  Gastro-entérogue et Hepatologue

Tel : 00330143719595

Email : willberrebi@gmail.com



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