Étude de l'effet des extraits de médecine traditionnelle chinoise sur le biofilm de Staphylococcus aureus
Le biofilm bactérien (BF) désigne une structure fonctionnelle spéciale formée par les bactéries pour s'adapter à l'environnement naturel et s'attacher progressivement à la surface d'organismes vivants ou non vivants au cours du processus de croissance. Il s'agit d'une communauté bactérienne composée de cellules bactériennes et de substrats polymères contenant de l'eau et sécrétés par les bactéries elles-mêmes. La formation de BF équivaut à une barrière efficace contre les invasions extérieures, qui peut permettre aux bactéries de résister au système immunitaire de l'hôte et à l'effet destructeur des antibiotiques, développant ainsi une résistance aux antibiotiques (10 à 1000 fois plus élevée qu'à l'état planctonique), ce qui rend difficile l'élimination des infections et devient une source potentielle majeure d'infections difficiles à traiter aujourd'hui. Par conséquent, l'utilisation exclusive d'antibiotiques traditionnels pour traiter les infections bactériennes par biofilm en réduira considérablement l'efficacité.
Staphylococcus aureus est un pathogène alimentaire commun largement présent dans les environnements naturels. Une caractéristique importante de Staphylococcus aureus est sa capacité à former des biofilms sur le site de l'infection, ce qui rend plus difficile le traitement des infections causées par ces souches. Pour traiter le staphylocoque doré à l'état de biofilm, il faut utiliser des concentrations plus élevées d'antibiotiques, mais l'utilisation excessive d'antibiotiques peut entraîner le développement d'une résistance aux médicaments et provoquer l'apparition d'infections bactériennes synergiques. Ces dernières années, de nouvelles stratégies ont été signalées pour lutter contre les infections par biofilm, notamment des inhibiteurs du système de détection de la densité et des inhibiteurs du système de détection de la densité combinés à des antibiotiques, mais ces méthodes n'ont pas été approuvées. Par conséquent, la recherche d'agents antibactériens naturels capables d'inhiber la formation de biofilms est devenue un choix important.
L'Organisation mondiale de la santé prévoit que 25% des médicaments modernes dans le monde sont directement ou indirectement liés aux plantes médicinales, dont 94 des 162 médicaments antimicrobiens approuvés entre 1981 et 2019 sont dérivés de produits naturels. Les plantes médicinales sont l'une des principales sources de molécules bioactives, mais le dépistage d'agents antimicrobiens contre les biofilms à partir de plantes médicinales n'en est qu'à ses débuts. À l'heure actuelle, des rapports internationaux indiquent que des extraits de plantes médicinales telles que Scutellaria baicalensis, Scutellaria baicalensis et Curcuma longa présentent une activité d'inhibition du biofilm de Staphylococcus aureus. La médecine traditionnelle chinoise présente les caractéristiques suivantes : composants multiples, cibles multiples et effets multiples. Elle n'est pas sujette au développement d'une résistance aux médicaments et offre donc de bonnes perspectives d'application dans le domaine de la thérapie antibactérienne. À l'heure actuelle, il existe également des rapports sur l'inhibition du biofilm de Staphylococcus aureus par les plantes médicinales chinoises : Wang et al. ont découvert que l'extrait de l'enveloppe extérieure des graines de Ginkgo biloba inhibait la formation du biofilm de Staphylococcus aureus en fonction de la concentration ; Li et al. ont découvert que la médecine traditionnelle chinoise Hezi pouvait inhiber de manière significative la formation de biofilms chez Staphylococcus aureus et avait également de bons effets antibactériens ; Liao et al. ont découvert que l'extrait aqueux de Houttuynia cordata pouvait inhiber efficacement la formation de biofilms chez Staphylococcus aureus. Les plantes médicinales constituent donc une source importante pour l'étude des inhibiteurs de biofilms pathogènes. Cependant, la plupart des recherches sur ces plantes médicinales sont basées sur l'analyse de leur fonction biofilm sous l'hypothèse de leur activité antibactérienne. Cela peut interférer avec l'évaluation des résultats des tests en raison de l'effet antibactérien des extraits, ou manquer le criblage d'extraits de plantes qui n'ont pas d'activité antibactérienne mais qui ont une activité d'inhibition du biofilm. Par conséquent, cette étude a sélectionné 16 plantes médicinales chinoises caractéristiques locales, telles que la rhubarbe, comme objets de recherche, a analysé les effets de différents extraits de solvants sur la croissance de Staphylococcus aureus et, sur cette base, a sélectionné des extraits à concentration sub-inhibitrice pour analyser leurs effets sur la formation de biofilms, dans le but de fournir des orientations pour la recherche et le développement de médicaments de la médecine traditionnelle chinoise contre la formation de biofilms.

Les antibiotiques constituent actuellement la principale stratégie de traitement des cas d'infection à Staphylococcus aureus. Cependant, la formation d'un biofilm de Staphylococcus aureus renforce sa résistance aux antibiotiques, réduisant ainsi l'efficacité de ces derniers. Par conséquent, l'inhibition ou l'élimination de la formation du biofilm avant l'utilisation d'antibiotiques améliorera considérablement l'efficacité de ces derniers. Il s'agit également d'un moyen efficace de résoudre la résistance bactérienne et les infections chroniques causées par la formation de biofilms dans la pratique clinique. Cette expérience a sélectionné 16 plantes médicinales traditionnelles chinoises pour étudier leur activité antibactérienne. Les résultats ont montré que la plupart des extraits avaient une activité antibactérienne contre Staphylococcus aureus, tandis que Longgu Feng n'avait aucune activité antibactérienne contre Staphylococcus aureus, ce qui est cohérent avec les résultats expérimentaux d'autres chercheurs. Le Longgu Feng est la tige de la plante Cyathea, qui contient principalement des composants chimiques tels que des terpènes, des flavonoïdes, des acides phénoliques et des stéroïdes. À l'heure actuelle, on lui prête diverses activités pharmacologiques telles que la dissipation du vent et de l'humidité, la promotion de la circulation sanguine et la dispersion de la stase sanguine, l'élimination de la chaleur et la désintoxication, ainsi que des effets antitumoraux. Bien que l'effet antibactérien du Longgu Feng sur Staphylococcus aureus ne soit pas significatif, il est encore possible d'explorer d'autres fonctions bioactives. De nombreux extraits de plantes ont une activité antibactérienne contre Staphylococcus aureus, mais la composition des extraits est complexe et la cible d'action n'est pas claire. Par conséquent, il reste encore beaucoup à faire pour remplacer complètement les antibiotiques par la médecine traditionnelle chinoise.

Il existe de nombreux mécanismes de résistance aux médicaments chez Staphylococcus aureus, parmi lesquels le problème de la résistance aux médicaments causée par la formation de biofilms a fait l'objet d'une attention croissante. À l'heure actuelle, des recherches ont été menées pour contrôler le phénomène de résistance des bactéries pathogènes causé par la formation de biofilms en éliminant ou en inhibant la formation de biofilms par des méthodes chimiques ou biologiques. En particulier, le développement de médicaments de médecine traditionnelle chinoise contre le biofilm de Staphylococcus aureus a été utilisé pour réduire efficacement sa résistance, notamment différents types de flavonoïdes ayant l'activité d'inhiber la croissance et la formation de biofilm de Staphylococcus aureus. Cette expérience a révélé que les extraits d'eau et d'alcool de rhubarbe, de Polygonum cuspidatum, de Qianghuo, de Ligustrum lucidum, de Scutellaria baicalensis, de Scutellaria baicalensis, de Scutellaria baicalensis et de menthe poivrée ont tous des effets inhibiteurs significatifs sur le biofilm de Staphylococcus aureus. L'examen de la littérature sur les composants des herbes susmentionnées a révélé que la rhubarbe, le Polygonum cuspidatum, le Ligustrum lucidum, la Scutellaria baicalensis, la Scutellaria baicalensis, la Scutellaria baicalensis, la Scutellaria baicalensis, la Scutellaria baicalensis et la menthe poivrée contenaient tous des flavonoïdes. Toutefois, la question de savoir si les flavonoïdes qu'ils contiennent sont liés à leur inhibition de la formation du biofilm de Staphylococcus aureus doit encore être vérifiée dans le cadre d'expériences ultérieures. En outre, des recherches ont rapporté que la rhubarbe et le Polygonum cuspidatum contiennent une grande quantité d'émodine, une substance anthraquinone, et Xiang et al. ont également confirmé que l'aloe vera contient de l'émodine, une substance anthraquinone, et qu'elle a la capacité d'inhiber la formation du biofilm de Staphylococcus aureus. On peut donc supposer que l'inhibition du biofilm de Staphylococcus aureus par les extraits de rhubarbe et de Polygonum cuspidatum dans cette expérience peut être liée à leur présence de substance anthraquinone émodine.

À l'heure actuelle, les ingrédients actifs des plantes ont un grand potentiel pour intervenir dans les biofilms bactériens, car les antibiotiques traditionnels ont du mal à pénétrer dans les biofilms bactériens et sont sujets à des problèmes de résidus et de résistance. Par conséquent, il est difficile de contrôler les infections bactériennes par biofilm en utilisant uniquement des ingrédients actifs végétaux. Cependant, l'utilisation d'ingrédients actifs végétaux à faible teneur en résidus et à faible toxicité en association avec des antibiotiques peut réduire efficacement la quantité de médicaments utilisés, réduire leurs effets secondaires toxiques et permettre aux médicaments de pénétrer dans les biofilms bactériens. Dey et al. ont constaté que la combinaison de la naringine avec la tétracycline et la ciprofloxacine peut renforcer la capacité de ces deux antibiotiques à inhiber la formation de biofilms chez Pseudomonas aeruginosa. Yan et al. ont constaté que l'association du thymol et de la benzylpénicilline pouvait renforcer de manière significative les effets d'inhibition et d'élimination du biofilm de Staphylococcus aureus. En outre, les extraits de la médecine traditionnelle chinoise peuvent également être transformés en nano-formulations, car les antibiotiques traditionnels pénètrent difficilement dans les biofilms matures hautement structurés. Toutefois, les ingrédients actifs des plantes peuvent être transformés en nano-inhibiteurs, ce qui permet aux médicaments de pénétrer dans les biofilms bactériens et d'y exercer leurs effets thérapeutiques. Par exemple, la nano berbérine peut inhiber la formation de biofilms d'Acinetobacter baumannii, de Pseudomonas aeruginosa et de Staphylococcus aureus, éliminer leurs biofilms matures et réduire l'expression des gènes des facteurs de virulence liés à leurs biofilms. La combinaison de principes actifs végétaux avec d'autres médicaments pour le traitement des infections à biofilms peut donc donner de bons résultats et offrir d'importantes perspectives d'application.

En outre, la méthode d'extraction de la médecine traditionnelle chinoise peut également affecter les résultats des expériences sur l'activité des médicaments. Chu et al. ont utilisé cinq méthodes d'extraction différentes pour extraire les substances actives du remède traditionnel chinois Luo Xianzi et ont constaté que le produit obtenu par extraction à l'eau avait l'activité antibactérienne la plus forte. Zhang et al. ont utilisé l'extraction à l'eau, l'extraction à l'alcool et le CO2 supercritique pour extraire les principes actifs de Schisandra chinensis. Ils ont constaté que l'activité antibactérienne de la substance active obtenue par extraction à l'alcool était significativement plus élevée que celle des deux autres extraits de solvant. Iqbal et al. ont constaté que les extraits de méthanol, de n-hexane, d'acétate d'éthyle, de n-butanol et d'eau d'Araceae ont des effets antibactériens différents sur les agents pathogènes testés. L'analyse de la composition des composés a révélé des différences significatives dans les types et l'abondance des composants dans ces différents extraits de solvants. Zhang et al. ont utilisé 7 solvants différents pour extraire la racine d'Angelica et ont trouvé des différences significatives dans l'activité biologique et la composition des extraits provenant de différents solvants. Ces résultats suggèrent que les types et l'abondance des composants dans les extraits de plantes extraits avec différents solvants peuvent varier. Dans cette expérience, l'eau et l'éthanol ont été utilisés comme solvants pour extraire des substances actives de la médecine traditionnelle chinoise. Les résultats ont montré que les extraits aqueux de quatre médicaments, à savoir Tie Lingxian, Pixian Grass, Feng Wei Grass et Jing Jie, avaient un effet favorisant sur la formation du biofilm de Staphylococcus aureus, tandis que leurs extraits alcooliques avaient un effet inhibiteur sur la formation du biofilm de Staphylococcus aureus. On suppose que la raison en est la différence dans la composition et l'abondance des substances extraites par les deux méthodes d'extraction, ce qui entraîne des effets différents sur la formation du biofilm de Staphylococcus aureus. Cette découverte nous donne des indications sur le fait que les substances qui inhibent les biofilms et celles qui les favorisent peuvent être extraites à l'aide de solvants différents. Si l'on veut développer à l'avenir des inhibiteurs pour le Tielingxian, l'herbe de Pixian, l'herbe à queue de phénix et le Schizonepeta tenuifolia, il faut envisager de les extraire d'abord avec de l'eau pour éliminer les impuretés, puis d'extraire à nouveau leurs extraits avec de l'éthanol. Par conséquent, les résultats de cette expérience peuvent servir de référence pour le développement de médicaments naturels ayant des effets inhibiteurs sur le biofilm de Staphylococcus aureus, réduisant ainsi l'utilisation d'antibiotiques.
Les résultats de cette étude ont montré que la plupart des extraits de ces 16 plantes médicinales chinoises ont des effets inhibiteurs sur le biofilm de Staphylococcus aureus, mais certains extraits ont des concentrations d'action élevées, comme les extraits aqueux de Qianghuo et de Ligustrum lucidum dont les concentrations dépassent 60mg/mL. La valeur réelle de ces extraits à forte concentration n'est pas élevée, de sorte que le développement de ces plantes médicinales doit prendre en compte de manière globale des facteurs tels que la teneur ou la puissance des ingrédients actifs efficaces dans leurs extraits. À l'heure actuelle, la recherche sur la médecine traditionnelle chinoise pour le traitement anti-biofilm en Chine en est encore au stade exploratoire, et l'étude de ses ingrédients actifs et de ses cibles n'est pas assez approfondie. À l'avenir, sur la base du dépistage des plantes médicinales actives pour le traitement anti-biofilm, nous devrons également identifier les composants de leurs composés actifs et étudier leurs cibles et mécanismes d'action au niveau de la biologie moléculaire.