Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

FRANCOIS Paul GIBOUT Edouard NAEYAERT Edouard Lycée du Sacré-Cœur, Reims LA PEN

FRANCOIS Paul GIBOUT Edouard NAEYAERT Edouard Lycée du Sacré-Cœur, Reims LA PENICILLINE, HIER ET AUJOURD’HUI, QUELLE EVOLUTION ? 1 TPE – Premières Scientifiques – Année scolaire 2006 - 2007 2 3 Sommaire Introduction …………………………………………………………………………….. 4 I) Hier : bactéries, boîtes de pétri et premières utilisations… ……………………… 4 1) Une erreur, une contamination, une découverte. ……………………... 4 2) Une utilisation de plus en plus importante. ……………………………... 4 3) Reconstitution de la découverte de Fleming. ……………………………… 6 II) Aujourd’hui : recherche, production de masse et dangers. ……………………… 10 1) Elaboration et recherche de nouveaux antibiotiques. ……………………... 10 2) La pénicilline aujourd’hui : quelle utilisation ? ……………………………... 11 3) Quels dangers ? …………………………………………………………….. 11 Conclusion ……………………………………………………………………………. 12 Lexique ……………………………………………………………………………………. 13 Bibliographie et liste des sites visités …………………………………………….. 14 Iconographie ……………………………………………………………………………. 15 4 La pénicilline hier et aujourd’hui, quelle évolution ? Le monde dans lequel nous vivons est peuplé d’êtres vivants procaryotes : les Bactéries. Le corps humain abrite de nombreuses espèces de bactéries, notamment dans la flore intestinale, mais reste impuissant devant l’apparition massive de certains de ces êtres unicellulaires dans l’organisme, provoquant une infection généralisée : la septicémie. Les conséquences d’une telle maladie étant extrêmement grave, l’étude des bactéries et des moyens de les combattre fut une priorité au début du XXème siècle. Aujourd’hui, la pénicilline et d’autres antibiotiques ont étés découverts et on permis de repousser loin les limites de la médecine. Quelles furent les conditions de la découverte du premier antibiotique et quelle évolution a-t-il subit, sur le plan de la production comme sur le plan de l’utilisation ? I) Hier : bactéries, boîtes de pétri et premières utilisations… 1) Une erreur, une contamination, une découverte. En 1928, Fleming est un professeur en bactériologie réputé remarquable mais négligeant, travaillant au Saint Mary’s Hospital de Londres sur les propriétés des staphylocoques. Rentrant des grandes vacances, il remarqua que bon nombre de ses boîtes de pétri avaient été laissées négligemment ouvertes et contaminées par un champignon. L’histoire aurait pu s’arrêter là, mais la curiosité scientifique de Fleming le poussa à observer de plus près ce champignon et à remarquer que tout autour de cette contamination, aucune bactérie ne s’était développée. Fleming isola ce champignon, le reconnu et l’appela « Pénicilline ». Ayant rapidement compris l’effet de ce champignon sur les staphylocoques, Fleming teste l’efficacité de la pénicilline sur d’autres bactéries. Certaines résistent et d’autres meurent. Content de sa découverte, Fleming publie dans le British Journal of Experimental Pathology un article relatant sa découverte. « Travaillant avec des variants de staphylocoques, quelques boîtes de pétri restaient sur les paillasses et étaient examinées de temps en temps. Pendant cet examen, ces boîtes de pétrie étaient forcément exposées à l’air libre et devinrent contaminées par de différents micro organismes. Il a été remarqué qu’autour d’une grosse colonie de champignons, les colonies de staphylocoques devenaient transparentes et étaient apparemment mortes. » On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. Inflenzae. Alexander Fleming, in British Journal of Experimental Pathology 2) Une utilisation de plus en plus importante. En 1939, alors que la guerre sévissait en Europe, il fallut développer la production de la pénicilline pour pouvoir l’utiliser afin de soigner les soldats blessés. La première étape était d’isoler la pénicilline et de la produire sous forme stable et en grande quantité. En effet, les premiers essais permettaient d’obtenir 4 unités de pénicilline en 200 heures alors qu’il faut en général près de trois millions d’unités pendant plusieurs jours pour guérir une angine. On a d’abord modifié le milieu de culture, augmentant la production par dix, mais il apparut rapidement que le champignon découvert par Fleming ne permettait pas d’obtenir assez de pénicilline. La guerre aidant, les scientifique se 5 retrouvèrent aux Etats-Unis. En fait, c’est sur un champignon trouvé sur un melon que la suite de la production de pénicilline se baserait. Les chercheurs n’ont ensuite eu de cesse de sélectionner des espèces mutantes de ce champignon capables de produire toujours plus de pénicilline, multipliant ainsi aujourd’hui par quinze mille la production de départ. De grands groupes pharmaceutiques américains s’unissent au projet pour la fabrication de cet antibiotique et le gouvernement américain en vient à considérer cette production comme un effort de guerre. Néanmoins, la production de pénicilline resterait dans les premiers temps un problème et on demanderait aux patients à qui on en prescrivait de boire leur urine ! En effet, la pénicilline, éliminée rapidement par le corps humain, passe directement dans les urines. Les scientifiques de l’époque tentèrent également d’en apprendre plus sur le mode d’action de cet antibiotique. S’ils sont longtemps restés sans réponse, on sait aujourd’hui que la pénicilline agit en empêchant chez la bactérie la synthèse de la paroi cellulaire. L’antibiotique modifie également l’ADN, l’empêchant de former une double hélice caractéristique et par conséquent la formation de nouvelles bactéries. Enfin, la pénicilline modifie et perturbe l’action des ribosomes. La formule chimique de la pénicilline fut trouvée rapidement, plus particulièrement celle de la Pénicilline G, une variante : C16H18N2O4S , qui peut se modifier suivant les types de pénicilline Structure de la Pénicilline G, en coloration conventionnelle, réalisée à partir d’un logiciel d’animation en Trois Dimensions. 6 3) Reconstitution de la découverte de Fleming : Nous nous sommes rapidement rendu compte qu’une expérience sur des antibiogrammes serait intéressante afin d’une part d’observer l’action des antibiotiques sur les bactéries, et d’autre part d’observer les différentes contaminations – s’il y en a – par des champignons, voire par celui producteur de pénicilline. La commande du matériel afin de réaliser les antibiogrammes effectuée, nous avons pu commencer. A – Boîtes de pétri B – Pastilles d’antibiotiques C1 – Souche bactérienne B. mégateria C2 – Souche bactérienne E. coli D – Pipette pasteur E – Etaleurs stériles F – Milieu nutritif Columbia G – Eau stérile Une partie représentative de notre matériel. La première étape consistait à couler les milieux nutritifs de Columbia, indispensables au développement de bactéries. En effet, comme tout être vivant, la bactérie se nourrit de nutriments, que contient ce milieu : levures, amidon, sel, etc. Le milieu de Columbia est relativement riche, ce qui le rend propice au développement de nombreuses bactéries. Cependant, d’autres milieux sont conçus de telle sorte qu’ils ne sont favorables au développement d’une unique bactérie ou qu’ils rendent une bactérie spécifique d’une couleur prédéfinie. Les quatre tubes à pastilles d’antibiotiques, et l’eau stérile. 7 A C 1 F B C2 D E G Nous coulons le milieu Columbia dans les Boîtes de pétri. L’étape suivante consistait à multiplier nos souches de bactéries (E. Coli et B. Mega.) sur d’autres milieux Columbia. Cette étape, bien que paraissant facile, s’est avérée délicate dans la mesure ou nous ne devions en aucun cas altérer la gélose, sans quoi les bactéries se seraient développées à l’intérieur de celle-ci. Munis de matériel rudimentaire mais néanmoins efficace (un cure-dent stérile !) nous avons effectué cette opération avec succès en essayant de garder le milieu Columbia le plus stérile possible – ce qui fut réussi puisque nous n’avons observé aucun développement de champignons sur ces souches. (A gauche)Nouvelle souche déposée grâce à un cure- dent. Une fois cette opération effectuée, il était temps de passer à la réalisation de nos antibiogrammes. La technique est simple, prélever (encore…) des bactéries de nos souches, et les placer dans de l’eau stérile. Celle-ci se trouble alors immédiatement, signe de la présence de bactéries. La suite consiste à étaler le liquide ainsi obtenu sur les milieux Columbia de façon uniforme. Notre rencontre avec un professionnel ayant eu lieu, nous connaissions à présent deux techniques pour effectuer cette opération. La première consiste à étaler quelques gouttes de liquide avec un étaleur stérile, l’autre consiste à tremper un coton tige stérile dans le liquide obtenu et d’en imbiber la gélose. Nous avons décidé de bien identifier quelle culture était réalisée avec quelle technique, afin de bien dégager ce qui semblait le plus pratique. 8 A gauche : l’eau devient trouble à cause des bactéries qu’elle contient. A droite: étalage de l’eau et des bactéries sur la gélose grâce à l’étaleur stérile. Une fois les bactéries réparties, il fallait placer sur les milieux les pastilles d’antibiotiques, à distance égale, afin que le rayon d’action d’un antibiotique n’empiète pas sur celui d’un autre antibiotique. Afin de vérifier l’action de la pénicilline, nous nous étions procuré des pastilles de pénicilline. Cinq antibiotiques différents ont donc été déposés sur la gélose. Chaque pastille d’antibiotique est déposée à distance plus ou moins égale sur la gélose. 9 Il fallait maintenant attendre que les bactéries se développent sur leur nouveau milieu et que les antibiotiques fassent leur effet. Nous espérions également que quelques contaminations extérieures se produiraient, pour observer leurs effets. Nous n’avons pas été déçus. D’une part les rayons d’actions des antibiotiques étaient tout à fait visibles, d’autre part de nombreuses contaminations, différentes, furent visibles. Cette image montre l’action de la pénicilline sur deux bactéries différentes. E Coli (à gauche) est sensible à la pénicilline uploads/Science et Technologie/ tpe-expose.pdf