Référence : Foods 2024. — PMC10931123 · DOI 10.3390/foods13050660 Type : étude in vitro (antibactérienne) · Plante : Brunelle commune · Propriété → Antimicrobien Accès : ⭐ libre (open access) → texte intégral traduit. Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
Prunella vulgaris L. (PV) est une espèce végétale largement répandue, connue pour ses applications polyvalentes tant en médecine traditionnelle et contemporaine que dans le développement d’aliments fonctionnels. Malgré son utilité antimicrobienne à large spectre, le mécanisme précis de son action antibactérienne reste mal défini. Afin de combler cette lacune, la présente étude a examiné les propriétés antibactériennes d’extraits de PV contre Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM) et évalué leurs effets mécanistiques sur les cellules bactériennes et leurs fonctions cellulaires. L’extrait aqueux de PV a présenté une activité anti-SARM supérieure à celle des extraits éthanolique et méthanolique. L’UPLC-ESI-MS/MS a permis d’identifier provisoirement 28 constituants phytochimiques dans l’extrait aqueux de PV. Une exposition à l’extrait aqueux à ½ CMI et à la CMI pendant 5 h a entraîné une libération significative d’acides nucléiques intracellulaires — jusqu’à 6 fois — et de protéines — jusqu’à 10 fois — dans le milieu extracellulaire. En outre, ce traitement a provoqué une diminution notable de l’activité de plusieurs enzymes essentielles, notamment une réduction de 41,51 % de la phosphatase alcaline (AKP), une diminution de 45,71 % de l’adénosine triphosphatase (ATPase) et une baisse de 48,99 % de la superoxyde dismutase (SOD). Une diminution de 24,17 % à ½ CMI et de 27,17 % à la CMI a également été observée dans l’activité du cycle des acides tricarboxyliques (TCA) et le transfert énergétique. Dans leur ensemble, ces résultats indiquent que les propriétés anti-SARM de PV pourraient découler de sa capacité à altérer l’intégrité de la membrane et de la paroi cellulaires, à perturber l’activité enzymatique et à entraver le métabolisme des cellules bactériennes ainsi que la transmission de l’information et de l’énergie essentielle à leur croissance, entraînant finalement l’apoptose bactérienne. La diversité des caractéristiques présentées par PV en fait un agent antimicrobien prometteur, susceptible de nombreuses applications pour améliorer la santé ainsi que la sécurité et la qualité des aliments.
Les maladies d’origine alimentaire résultant de l’ingestion de microorganismes pathogènes par l’intermédiaire des aliments ou des boissons demeurent une préoccupation majeure pour la santé mondiale et la sécurité alimentaire, tant dans les pays développés que dans les pays en développement. On estime que la consommation d’aliments contaminés rend malade une personne sur dix et cause chaque année 420 000 décès dans le monde. La persistance de microorganismes dans les aliments, en particulier de bactéries, constitue une préoccupation importante compte tenu de leur capacité à proliférer et à survivre dans diverses conditions environnementales. Elle peut entraîner à la fois l’altération des aliments et des maladies d’origine alimentaire chez l’être humain. La manifestation de ces maladies est principalement due aux entérotoxines produites par les microorganismes pathogènes après dégradation enzymatique dans le tractus gastro-intestinal, lesquelles résistent au traitement thermique. Il importe de souligner que l’intoxication alimentaire staphylococcique reste la maladie d’origine alimentaire la plus répandue dans le monde.
Parallèlement, l’acquisition d’une résistance aux antibiotiques par les staphylocoques a constitué un moteur important de leur évolution. L’apparition de Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (SARM), capable de dégrader pratiquement tous les médicaments β-lactamines, représente un redoutable défi de santé publique pour le XXIe siècle. Découvertes en 1961, les souches épidémiques de SARM se sont rapidement propagées et sont devenues le principal agent causal des bactériémies au Royaume-Uni et en Europe au cours des années 1990. Les infections à SARM dans les établissements de soins sont tristement connues pour leurs taux élevés de morbidité et de mortalité à travers le monde. Le SARM a été désigné comme agent pathogène prioritaire mondial par l’Organisation mondiale de la Santé (OMS) et demeure l’agent pathogène le plus fréquemment signalé à l’échelle mondiale. Compte tenu du nombre actuellement limité d’agents antimicrobiens en développement, il est urgent d’étudier de nouvelles stratégies de remplacement afin de lutter contre la menace que représente le SARM.
Les plantes médicinales sont utilisées depuis des siècles comme agents antibactériens naturels dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Les conservateurs d’origine végétale sont généralement reconnus comme sûrs (GRAS) et jouent donc un rôle essentiel dans la conservation et le développement fonctionnel des aliments. Dans cette perspective, l’exploration de stratégies de remplacement visant à réduire au minimum l’utilisation d’antibiotiques dans la production agroalimentaire tout en garantissant la satisfaction des consommateurs est devenue une préoccupation primordiale au sein de la communauté scientifique. Les plantes médicinales contiennent une grande diversité de composés phytochimiques actifs, tels que des alcaloïdes, des terpénoïdes, des flavonoïdes et des composés phénoliques, dont les propriétés antibactériennes à large spectre ont été démontrées. Il convient de noter que ces composés bioactifs se caractérisent par une faible incidence de résistance microbienne, ce qui les rend précieux pour lutter contre les infections bactériennes résistantes. Appartenant à la famille des Lamiacées, Prunella vulgaris L. (PV) est une plante comestible et médicinale très appréciée, qui prospère dans diverses régions géographiques, notamment en Corée, au Japon, en Chine et en Europe. Enracinée dans les médecines traditionnelles asiatique et européenne, cette plante polyvalente est utilisée depuis longtemps pour traiter un vaste éventail d’affections, des maux de gorge aux brûlures et aux plaies. En outre, PV a acquis une grande popularité dans les aliments et les boissons en Chine et en Europe, la recette emblématique du « Wang Lao Ji Liang Tea » étant consommée depuis plus d’un siècle dans le sud de la Chine comme boisson favorable à la santé. Il convient de noter que PV occupe une place importante comme matière médicinale de référence dans la Pharmacopée chinoise, ce qui témoigne de son importance persistante.
PV a suscité un intérêt considérable en raison de ses nombreuses activités et de ses remarquables propriétés pharmacologiques, notamment ses effets antioxydants, anticancéreux, antiviraux, anti-inflammatoires, antibactériens et neuroprotecteurs, qui soulignent son immense potentiel d’utilisation clinique, en particulier comme agent antimicrobien. Des études ont montré que les extraits de PV présentent une activité antimicrobienne contre divers agents pathogènes responsables de maladies ou d’origine alimentaire, notamment Salmonella Typhi, Escherichia coli, S. aureus et Klebsiella pneumoniae. Lorsqu’elle a été utilisée comme conservateur, une association d’extrait hydroéthanolique de PV, d’Hyssopus officinalis et de Melissa officinalis a prolongé la durée de conservation du poisson. En outre, des effets synergiques résultant de l’association de produits botaniques et d’antibiotiques ont été observés dans plusieurs études, particulièrement dans le contexte de la médecine traditionnelle chinoise (MTC).
Les études antérieures se sont principalement concentrées sur les propriétés thérapeutiques de composés isolés, tels que les flavonoïdes et les acides phénoliques issus de PV. Toutefois, compte tenu de la composition complexe de la plante, mettre exclusivement l’accent sur l’activité biologique d’un groupe particulier de constituants pourrait ne pas permettre de comprendre pleinement l’ensemble de ses fonctions. Bien que plusieurs recherches aient fait état de degrés variables d’activité antibactérienne de PV, son mode d’action n’a pas encore fait l’objet d’une étude approfondie. La présente étude visait donc à caractériser la composition phytochimique pertinente pour les propriétés antibactériennes de l’extrait de PV et à élucider de manière exhaustive les mécanismes d’action sous-jacents contre le SARM.
Les parties aériennes séchées de PV ont été obtenues auprès de la Traditional Chinese Medicine Piece Factory de Guangdong Medicinal Material Company (numéro de série du produit : X2419412, Foshan, Chine). La gélose Mueller-Hinton (MHA ; référence 0405B) et le bouillon Mueller-Hinton (MHB ; référence CM0337B) ont été achetés auprès de Thermo Scientific Oxoid™ (Basingstoke, Royaume-Uni). Le kit de dosage de l’AKP, le kit de dosage de l’ATPase, le kit de dosage de la superoxyde dismutase totale (T-SOD) et le kit de quantification des protéines à l’acide bicinchoninique (BCA) ont été obtenus auprès d’Abcam (Cambridge, Royaume-Uni). La pénicilline, l’érythromycine, le lysozyme, l’acide éthylènediaminetétraacétique, le chlorure d’iodonitrotétrazolium, le tampon phosphate et les autres produits chimiques ont été achetés auprès de Sigma-Aldrich (Gillingham, Royaume-Uni). Tous les produits chimiques utilisés dans cette expérience étaient de qualité analytique.
PV a d’abord été broyée en une poudre fine à l’aide d’un broyeur planétaire à billes PM 100 (Retsch, Hann, Allemagne), puis extraite respectivement avec de l’eau, de l’éthanol à 70 % (70:30, v/v) et du méthanol absolu. Pour l’extraction aqueuse, la matière végétale pulvérisée a été mise à macérer dans l’eau selon un rapport de 1:10 (m/v) pendant 2 h à température ambiante (22 °C), sous agitation, puis extraite en portant l’eau à ébullition à 100 °C pendant 2 h. Pour les extractions organiques, les échantillons végétaux pulvérisés ont été mélangés avec du méthanol ou de l’éthanol à 70 % pendant 24 h à température ambiante. Après centrifugation des mélanges à 10 000× g pendant 40 min, le solvant a été éliminé à l’aide d’un évaporateur rotatif (Buchi, Flawil, Suisse), puis les extraits ont été séchés dans un lyophilisateur sous vide Lablyo (Frozen in Time, York, Royaume-Uni). Les rendements d’extraction aqueuse, méthanolique et à l’éthanol à 70 % étaient respectivement de 10,02 %, 4,4 % et 6,25 %.
L’extrait aqueux brut de PV (1 mg) a été entièrement dissous dans 1 mL de PBS et filtré à travers une membrane filtrante de 0,45 μm pour l’analyse UPLC-MS/MS. Une colonne Kinetex C18 (3,0 mm × 100 mm × 2,6 μm ; Phenomenex, Torrance, Californie, États-Unis) a été utilisée avec une phase mobile constituée d’une solution aqueuse d’acétate d’ammonium à 10 mM pour la phase A et de méthanol pour la phase B. L’élution a été réalisée selon un gradient linéaire : 0–10 min, B : 5 %–95 % ; 10–11 min, B : 95 % ; 11–12 min, B : 95 %–5 % ; 12–15 min, B : 5 %–5 %. La température de la colonne a été maintenue à 35 °C, le débit de la phase mobile était de 0,4 mL/min et le volume d’injection de 5 µL. L’expérience ESI-MSⁿ a été menée en mode ions négatifs (ESI−), sur une plage de balayage de 100 à 1 500 m/z, à l’aide d’un spectromètre de masse haute résolution Q-Executive (Thermo Fisher Scientific, San José, Californie, États-Unis). Les paramètres de la source d’ionisation étaient les suivants : tension capillaire de 2,5 kV, température de la source de 130 °C et température de désolvatation de 350 °C. La résolution de la spectrométrie de masse de premier ordre a été fixée à 70 000, pour une plage de balayage de 65 à 800 m/z. La spectrométrie de masse de second ordre a été réalisée avec une résolution de 17 500 et une cible AGC de 8 × 10³, tandis que TopN et les énergies de collision ont été fixés respectivement à 5 et à 10, 30 et 50. Toutes les données acquises ont d’abord été traitées au moyen de Compound Discoverer 3.0 (CD3.0, Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts, États-Unis), puis examinées et comparées à l’aide des bases de données mzCloud, mzVault et ChemSpider. Un degré de correspondance de 70 % a été retenu comme critère d’analyse comparative.
La souche EMRSA-15 (NCTC13142), obtenue auprès des collections de cultures de Public Health England, a été utilisée tout au long de cette étude. La suspension bactérienne a été préparée en transférant 3 à 5 colonies provenant d’une culture nocturne sur gélose MH dans un tube contenant 5 mL de bouillon MH. La culture en bouillon a été incubée à 37 °C jusqu’à ce qu’elle atteigne ou dépasse l’étalon 0,5 de McFarland en matière de turbidité visible. Elle a ensuite été diluée à 1:100 afin de servir d’inoculum.
La méthode de microdilution en bouillon recommandée par la British Society for Antimicrobial Chemotherapy a été utilisée pour déterminer la concentration minimale inhibitrice (CMI) des extraits de PV. Des dilutions sériées de moitié en moitié des extraits aqueux, méthanolique et éthanolique de PV ont été préparées dans du bouillon MH et transférées dans une microplaque à 96 puits. Chaque plaque d’essai comprenait un témoin de croissance contenant uniquement le microorganisme et le bouillon, ainsi qu’un témoin de stérilité contenant uniquement le milieu. La suspension bactérienne a ensuite été incubée avec les extraits pendant 24 h à 37 °C. La CMI a été définie comme la plus faible concentration d’extrait végétal pour laquelle aucune croissance visible n’était observée dans les puits. La concentration minimale bactéricide (CMB) a été mesurée en repiquant 20 μL du contenu des puits ne présentant aucune croissance bactérienne visible, puis en poursuivant l’incubation pendant 24 h. La CMB a été définie comme la plus faible concentration d’extrait végétal empêchant la croissance du SARM sur la gélose. L’essai a été répété trois fois dans les mêmes conditions.
Afin d’étudier l’interaction dynamique entre les extraits végétaux et le microorganisme pathogène, nous avons employé une méthode décrite précédemment. Dans une plaque à 96 puits, 100 µL de suspension de SARM (1 × 10⁶ UFC/mL), préalablement préparée comme décrit, ont été inoculés et mélangés à 100 µL d’extrait aqueux de PV à une concentration finale de ½ CMI ou de 1 CMI. La croissance bactérienne a été mesurée par la densité optique à 600 nm au temps zéro, puis toutes les heures pendant 24 h à 37 °C, à l’aide d’un lecteur de microplaques multimode FLUOstar Omega (BMG Labtech, Ortenberg, Allemagne). Cette expérience a été réalisée trois fois dans des conditions identiques.
L’activité anti-SARM potentielle des extraits de PV associés à la pénicilline ou à l’érythromycine a été quantifiée au moyen de l’indice de concentration inhibitrice fractionnaire (FICI). La méthode de l’échiquier a été employée pour analyser la synergie entre les extraits de PV et les antibiotiques. Le SARM a été cultivé en présence d’extraits de PV à des concentrations finales allant de 1/64 CMI à 2 CMI, conjointement avec de la pénicilline ou de l’érythromycine à des concentrations allant de 1/256 CMI à 1 CMI. L’indice de concentration inhibitrice fractionnaire (FICI) a été utilisé pour calculer la synergie potentielle. Les expériences ont été conduites de manière similaire à la détermination de la CMI décrite ci-dessus.
L’indice FIC a été calculé selon les formules suivantes :
(1) FIC_antibiotique = CMI_antibiotique en association / CMI_antibiotique seul
(2) FIC_extrait de PV = CMI_extrait de PV en association / CMI_extrait de PV seul
(3) FICI = FIC_antibiotique + FIC_extrait de PV
où un FICI ≤ 0,5 indiquait une synergie ; 0,5 < FICI ≤ 1, un effet additif ; 1 < FICI < 2, une indifférence ; et FICI ≥ 2, un antagonisme.
Afin d’évaluer l’effet de l’extrait aqueux de PV sur l’intégrité de la membrane cellulaire, la fuite d’acides nucléiques et la libération de protéines dans la culture de cellules bactériennes ont été examinées au moyen de méthodes modifiées décrites par Kamjumphol et al. Les bactéries ont été cultivées dans du MHB jusqu’à la phase logarithmique, puis mélangées à l’extrait de PV à des concentrations finales de ½ CMI et de 1 CMI. Après 5 h, la suspension bactérienne a été centrifugée à 10 000 tr/min et à 4 °C pendant 15 min. Le surnageant a été filtré à travers une membrane microporeuse en ester de cellulose de 0,22 µm, et la fuite du contenu des cellules bactériennes a été mesurée à 260 nm à l’aide d’un spectrophotomètre UV-visible (Bio Tek, Winooski, Vermont, États-Unis).
La libération de protéines a été mesurée conformément au protocole décrit par Fang et al. Les bactéries ont été cultivées dans du MHB frais jusqu’à la phase logarithmique, puis traitées pendant 5 h avec les extraits de PV à des concentrations de ½ CMI et de 1 CMI. La solution de culture obtenue a ensuite été centrifugée à 12 000 tr/min pendant 5 min, et le surnageant a été mélangé à 100 μL de solution réactive contenant un mélange 1:50 de réactifs au cuivre et BCA. Le tampon de dosage a été utilisé comme témoin. La densité optique (DO) a été mesurée à 562 nm, et la teneur en protéines des échantillons correspondants a été déterminée à l’aide d’une courbe étalon.
L’activité de la phosphatase alcaline (AKP) a été mesurée afin d’évaluer l’effet de l’extrait aqueux de PV sur l’intégrité de la paroi cellulaire. Les bactéries cultivées jusqu’à la phase logarithmique ont été recueillies, centrifugées et lavées trois fois avec une solution de NaCl à 0,85 %, avant d’être diluées afin d’obtenir une suspension ajustée à une DO₆₀₀ nm = 2,0. Ensuite, 1 mL de suspension bactérienne a été mélangé aux extraits de PV à des concentrations finales de ½ CMI et de 1 CMI, puis incubé pendant 5 h à 37 °C. Les cellules bactériennes ont été recueillies par centrifugation à 8 000 tr/min pendant 10 min et lavées trois fois avec du PBS. L’activité cellulaire de l’AKP a été mesurée au moyen d’un kit AKP, avec lecture sur un lecteur de microplaques FLUOstar Omega (BMG Labtech, Ortenberg, Allemagne). Le PBS a servi de témoin pour la mesure.
Les effets de l’extrait aqueux de PV sur l’ATPase et la SOD ont été étudiés au moyen du kit de dosage de l’ATPase et du kit de dosage de la superoxyde dismutase totale (T-SOD), conformément aux instructions du fabricant. La suspension bactérienne a été préparée comme décrit précédemment à la section 2.6.2. L’absorbance à 650 nm et à 450 nm, représentant respectivement les niveaux d’ATPase et de SOD, a été mesurée à l’aide d’un lecteur de microplaques multimode FLUOstar Omega (BMG Labtech, Ortenberg, Allemagne), tandis que le bouillon MH a été utilisé comme témoin.
L’effet des extraits aqueux de PV sur le métabolisme cellulaire du SARM (NCTC 13142) a été examiné selon la méthode décrite par Sun et al., avec modifications. La concentration du SARM a été ajustée à 10⁸ UFC/mL après que la culture eut atteint la phase logarithmique. Après incubation à 37 °C pendant 5 h, le mélange a été centrifugé à 10 000 tr/min pendant 10 min, et le culot a été remis en suspension dans une solution saline à 0,9 %. Du chlorure d’iodonitrotétrazolium (INT) a ensuite été ajouté à la solution, à une concentration finale de 1 mmol/L, puis celle-ci a été incubée à 37 °C pendant 30 min. La solution saline a été utilisée comme témoin. L’absorbance maximale du formazan à 630 nm a ensuite été mesurée afin d’évaluer l’activité du cycle TCA.
La suspension bactérienne a été préparée comme indiqué précédemment à la section 2.6.2. Ensuite, 1 mL de suspension bactérienne a été mélangé aux extraits aqueux de PV afin d’obtenir une concentration finale de ½ CMI et de 1 CMI. Après incubation pendant 5 h, le mélange a été centrifugé à 8 000 tr/min pendant 10 min et le surnageant a été éliminé. Le précipité obtenu a été remis en suspension dans 1 mL de PBS et homogénéisé dans un bain de glace à ultrasons (300 W, 10 min et intervalle ultrasonore de 1,1 s). Enfin, la concentration en protéines cellulaires de l’échantillon préparé a été analysée à l’aide du kit de quantification des protéines à l’acide bicinchoninique (BCA). Le PBS a servi de témoin.
L’analyse statistique a été réalisée à l’aide de SPSS version 20.0, et les résultats sont présentés sous forme de moyennes ± écart-type (ET). Les valeurs moyennes de plusieurs groupes ont été comparées au moyen d’une analyse de variance à un facteur (ANOVA), et la significativité statistique a été déterminée par une valeur de p < 0,05.
L’évaluation antibactérienne a révélé des effets significatifs de PV contre le SARM (NCTC 13142). Les extraits éthanolique et méthanolique présentaient des CMI et des CMB respectives de 5 mg/mL et de 10 mg/mL, tandis que l’extrait aqueux brut présentait des valeurs plus faibles, respectivement de 2,5 mg/mL et de 5 mg/mL. L’extrait aqueux brut a donc été sélectionné pour les essais ultérieurs. L’essai de cinétique de croissance a révélé une modification notable de la cinétique de croissance du SARM après exposition à l’extrait aqueux de PV. L’ajout de l’extrait à ½ CMI et à 1 CMI a significativement entravé la croissance bactérienne entre 4 et 24 h par rapport au groupe témoin (p < 0,01 ; [ ]). Bien que les groupes à ½ CMI et à 1 CMI aient tous deux limité la croissance du SARM, celle-ci était significativement plus lente dans le groupe traité à la CMI (p < 0,01). Ces résultats ont mis en évidence le puissant effet antibactérien de l’extrait aqueux de PV contre le SARM.
Lors des essais d’association, l’extrait aqueux de PV a donné une valeur de FICI de 0,75, indiquant un effet antibactérien additif en association avec la pénicilline contre le SARM ; l’érythromycine a présenté un effet additif similaire lorsqu’elle était associée à l’extrait aqueux de PV (FICI = 1 ; [ ]). Il a également été constaté que l’utilisation de l’extrait aqueux de PV conjointement avec des antibiotiques thérapeutiques entraînait une diminution significative des CMI de ces derniers. Plus précisément, la CMI de l’érythromycine a été réduite de moitié et celle de la pénicilline des trois quarts par rapport à leur utilisation individuelle.
Comme indiqué dans [ ], 28 composés ont été identifiés avec un degré de correspondance de 70 % par rapport aux données publiées. Ces composés ont été provisoirement classés en neuf catégories : (1) phénols/acides phénoliques : acide protocatéchique, 6-gingérol, danshensu, acide caféique, acide salvianolique A, acide rosmarinique, protocatéchualdéhyde, acide gentisique, anilline, acide isoferulique et acide férulique ; (2) flavonoïdes : rutine et hypéroside ; (3) acides aminés : acide L-glutamique, L-phénylalanine et L-tyrosine ; (4) vitamine : adénine ; (5) terpénoïdes : camphre et acide 18β-glycyrrhétinique ; (6) nucléosides : uridine, adénosine, cordycépine et cytidine ; (7) glycosides azotés : isoguanosine ; (8) acides organiques : acide citrique, acide quinique et acide p-hydroxycinnamique ; et (9) furfural : 5-hydroxyméthylfurfural. Le chromatogramme des ions totaux est présenté dans [ ].
Dans un premier temps, les lésions de la membrane bactérienne peuvent déclencher la libération de petites molécules telles que des ions, puis de molécules plus grandes, notamment l’ADN, l’ARN et les protéines. Afin d’évaluer la perméabilité membranaire du SARM, les concentrations d’acides nucléiques et de protéines ont été mesurées avant et après le traitement par PV. Les mesures initiales n’ont révélé aucune fuite d’acides nucléiques, d’après l’absorbance à 260 nm mesurée par spectrophotométrie UV-visible. Toutefois, un traitement de 5 h par l’extrait aqueux de PV à ½ CMI et à la CMI a entraîné une augmentation de plus de 6 fois de la valeur de DO par rapport au groupe témoin ([ ]), indiquant une fuite des acides nucléiques bactériens. En outre, une augmentation significative de la concentration protéique a été constatée, de 17,57 μg/mL à 55,92 μg/mL (p < 0,05) à ½ CMI, et de 14,99 μg/mL à 133,54 μg/mL à la CMI (p < 0,01), respectivement ([ ]), indiquant une altération des membranes cellulaires du SARM après exposition aux extraits aqueux de PV. Par ailleurs, un traitement de 5 h par l’extrait aqueux de PV à ½ CMI et à la CMI a entraîné une diminution significative de l’activité de l’AKP, de 0,53 U/L à respectivement 0,35 U/L et 0,30 U/L (p < 0,05 ; [ ]), soit des réductions respectives de 34,47 % et de 41,51 %. Ces résultats suggèrent que PV pourrait perturber à la fois les membranes bactériennes et les parois cellulaires.
L’application de PV à des concentrations de ½ CMI et de 1 CMI a induit une réduction marquée des activités de l’ATPase et de la SOD chez le SARM. Plus précisément, le traitement à ½ CMI et à 1 CMI a entraîné une diminution de l’activité de l’ATPase, de 6,27 U/mL à respectivement 4,12 U/mL et 3,40 U/mL, soit des réductions de 34,32 % et de 45,71 % ([ ]). De même, l’activité de la SOD a diminué de 66,16 % à respectivement 41,92 % et 17,17 % après traitement par PV à ½ CMI et à 1 CMI ([ ]). Ces résultats suggèrent que PV pourrait perturber le fonctionnement cellulaire normal du SARM et ainsi réduire l’activité de l’ATPase et de la SOD.
L’analyse de l’activité métabolique cellulaire au moyen de l’INT repose sur le fait que les cellules vivantes produisent des ions H⁺ pendant le transport des électrons par l’intermédiaire du cycle TCA. Ces ions H⁺ peuvent convertir l’INT en un colorant rouge, le formazan, qui est utilisé comme mesure de l’activité métabolique bactérienne. Le traitement du SARM pendant 5 h par l’extrait aqueux de PV à ½ CMI et à 1 CMI a entraîné une diminution respective de 24,17 % et de 27,17 % des valeurs de DO₆₃₀ par rapport au SARM non traité ([ ]), ce qui suggère que PV est capable d’agir sur le cycle TCA du SARM. Les valeurs plus faibles de DO₆₃₀ indiquaient une réduction de la production de formazan et, par conséquent, une diminution du taux métabolique du SARM sous l’effet de l’extrait de PV.
L’analyse de la teneur totale en protéines a révélé une diminution significative de la teneur en protéines du SARM après traitement par l’extrait aqueux de PV par rapport au groupe témoin ([ ]). Une exposition de 5 h à l’extrait aqueux de PV à ½ CMI et à 1 CMI a entraîné une réduction de la teneur totale en protéines du SARM de respectivement 25,99 % et de 30,71 %. L’extrait aqueux de PV pourrait avoir réduit la teneur cellulaire en protéines en détruisant la membrane cytoplasmique et/ou en inhibant leur synthèse.
L’utilisation indiscriminée d’antibiotiques dans la production agroalimentaire a inévitablement accéléré l’apparition de résistances chez les microorganismes, en particulier les agents pathogènes zoonotiques, entraînant une incidence accrue des maladies d’origine alimentaire et une augmentation des coûts de traitement. Aggravé par l’absence de nouvelles classes d’antibiotiques thérapeutiques au cours des dernières décennies et par la rareté des agents antibactériens efficaces, le traitement des infections bactériennes résistantes est devenu un défi majeur. Il est impératif de mettre au point de nouveaux agents capables de maîtriser efficacement des bactéries multirésistantes telles que le SARM.
Comme le montre la présente étude, les extraits aqueux, éthanolique et méthanolique de PV ont pu supprimer complètement la croissance du SARM à des concentrations respectives de 5, 10 et 10 mg/mL. L’analyse de la cinétique de croissance a montré que l’extrait aqueux à ½ CMI et à 1 CMI inhibait et retardait efficacement la prolifération du SARM, apportant ainsi des preuves supplémentaires de l’efficacité antibactérienne de PV. Le potentiel antibactérien de différents extraits de PV contre des agents pathogènes d’origine alimentaire a déjà été décrit. Il convient de noter que le choix des solvants d’extraction permet d’isoler sélectivement certaines classes de composés phytochimiques des matières végétales, ce qui influence l’activité biologique des produits végétaux obtenus. Bien que les extraits éthanoliques aient été décrits comme présentant une activité antibactérienne supérieure à celle de leurs homologues aqueux, probablement en raison de l’extraction d’une plus grande quantité de polyphénols végétaux, la présente étude a révélé que l’extrait aqueux de PV était plus efficace contre le SARM que les extraits au méthanol à 100 % et à l’éthanol à 70 %. Cela pourrait être attribué à l’utilisation des ultrasons dans notre étude, qui a probablement facilité la libération d’une plus grande quantité de composés phytochimiques à partir des cellules végétales. Il convient de noter qu’une teneur totale en composés phénoliques (TPC) plus élevée a été observée dans l’extrait aqueux de PV que dans les extraits éthanolique et méthanolique. En outre, une forte corrélation entre les niveaux de TPC et l’inhibition de la croissance de S. aureus a été observée lors d’essais réalisés avec des extraits de baies. Néanmoins, nos résultats pourraient indiquer que l’activité anti-SARM de PV découle des effets collectifs de groupes de constituants multifonctionnels présents dans l’extrait aqueux.
PV est communément appelée plante de brunelle commune et contient plusieurs classes de composés phytochimiques, notamment des triterpénoïdes, des composés phénoliques, des flavonoïdes et des tanins, qui constituent ses principaux composants bioactifs. Dans notre étude, l’HPLC-ESI-MS/MS a permis d’identifier provisoirement 28 composés présents dans l’extrait aqueux de PV, notamment divers acides phénoliques et flavonoïdes précédemment signalés dans la littérature, ainsi que des terpénoïdes et des acides organiques. Il convient de noter qu’il a été démontré que plusieurs de ces composés, tels que les acides phénoliques — par exemple l’acide rosmarinique, l’acide protocatéchique et l’acide caféique —, les flavonoïdes — par exemple la rutine — et le furfural possèdent des propriétés antibactériennes. Le mélange complexe de multiples constituants au sein de l’extrait aqueux brut soulève la possibilité que son effet biologique diffère fortement de celui d’un groupe isolé de constituants.
Le traitement combiné s’est imposé comme une stratégie thérapeutique éprouvée et efficace dans la prise en charge des infections bactériennes résistantes. Un nombre croissant de données indique que l’association de composés phytochimiques d’origine végétale avec des antibiotiques cliniques peut produire des effets synergiques. Notre étude met en évidence la capacité potentielle de l’extrait aqueux de PV à renforcer l’efficacité de la pénicilline ou de l’érythromycine contre le SARM. Une étude antérieure a démontré une synergie remarquable entre un extrait de Daphne genkwa et l’oxacilline pour inhiber le SARM. Il a été constaté que l’acide rosmarinique, l’un des principaux composés des extraits de PV, présente un effet synergique avec la vancomycine contre S. aureus et le SARM. Ces résultats laissent entendre que les constituants actifs de ces extraits pourraient permettre de surmonter la résistance du SARM. Bien que l’extrait de PV présente des effets anti-SARM manifestes, la nature précise de son mode d’action demeure inconnue. Nous avons donc entrepris une évaluation exhaustive de diverses fonctions cellulaires, notamment la perméabilité membranaire, l’activité enzymatique intracellulaire et le métabolisme, après traitement par l’extrait aqueux brut.
Au cœur de la biologie cellulaire, les membranes cellulaires jouent le rôle de barrière osmotique sélective, protégeant les cellules contre les substances nocives tout en permettant le passage des nutriments essentiels à leur survie. Par conséquent, la fuite de constituants cellulaires peut servir d’indicateur essentiel de l’intégrité de la membrane cellulaire. En effet, la fuite hors de la cellule de grosses molécules telles que les acides nucléiques — par exemple l’ADN et l’ARN — et les protéines constitue souvent un signe important d’altération de la fonction membranaire. Notre étude a révélé une fuite nette et prononcée d’acides nucléiques et de protéines à partir du SARM, mise en évidence par une augmentation substantielle de l’absorbance à 260 nm et de la concentration protéique après traitement par les extraits aqueux de PV. En outre, notre étude a mis en évidence l’observation remarquable selon laquelle PV est capable de provoquer des lésions membranaires même à faible concentration, c’est-à-dire à ½ CMI. Lorsque la concentration s’est rapprochée de la CMI, l’étendue des lésions est devenue considérablement plus prononcée, entraînant une augmentation significative, d’un facteur 10, de la concentration extracellulaire en protéines.
L’AKP est une enzyme qui joue un rôle crucial dans le métabolisme de la paroi cellulaire bactérienne et participe à la synthèse du peptidoglycane, un constituant majeur des staphylocoques. Son implication dans ces processus rend donc l’AKP essentielle au fonctionnement et au maintien des parois cellulaires bactériennes. Notre étude révèle une diminution notable de l’activité de l’AKP chez le SARM après un traitement de 5 h par PV, accompagnée d’une diminution des taux intracellulaires d’AKP. Cette observation concorde avec les constatations antérieures d’une réduction de l’activité de l’AKP chez L. monocytogenes après traitement par de l’huile de clou de girofle. En outre, l’inactivation de l’AKP entrave la différenciation cellulaire, altère la paroi cellulaire bactérienne et modifie ses propriétés, ce qui peut influencer la croissance et la virulence bactériennes.
La désorganisation de la paroi et de la membrane cellulaires ainsi que la fuite d’acides nucléiques et de protéines peuvent altérer les systèmes de transduction énergétique de la membrane cellulaire, entraînant ainsi des lésions supplémentaires puis, finalement, la mort cellulaire. Il convient de noter que, dans notre étude, le traitement du SARM par des extraits aqueux de PV à des concentrations de ½ CMI et de 1 CMI a entraîné une diminution significative des activités de l’ATPase et de la SOD. Des niveaux plus faibles d’ATPase peuvent déclencher l’efflux d’ATP hors des cellules bactériennes et finalement entraver leur métabolisme respiratoire cellulaire. Des recherches ont montré que l’application d’un traitement par lumière pulsée réduisait significativement la teneur en ATP d’E. coli O157:H7, ce qui affectait sa vitalité. Cui et al. ont constaté que l’application d’huile essentielle de cannelle inhibait la respiration cellulaire tant chez S. aureus que chez E. coli, comme en témoignaient les modifications de la concentration d’ATP. La SOD est une enzyme essentielle qui protège les cellules du stress oxydatif en neutralisant les radicaux libres oxydés, jouant ainsi un rôle vital dans la défense cellulaire contre les espèces réactives de l’oxygène (ROS). Les résultats de notre étude suggèrent fortement que l’extrait de PV pourrait agir comme un inhibiteur efficace de la croissance bactérienne en faisant obstacle à la transmission de l’information et de l’énergie.
Le cycle TCA constitue le principal processus métabolique de production d’énergie par oxydation complète des nutriments. La présente étude a montré qu’un traitement par l’extrait aqueux de PV à ½ CMI et à 1 CMI induisait une diminution de l’activité du cycle TCA chez le SARM. L’affaiblissement du cycle TCA peut entraîner une diminution de la respiration cellulaire, conduisant à une faible production énergétique et, finalement, à la mort bactérienne. L’observation de l’effet de l’ε-polylysine sur Shewanella putrefaciens a révélé qu’une quantité croissante d’extrait végétal pouvait progressivement réduire, puis finalement bloquer, le cycle TCA de l’agent pathogène. Villegas-Mendoza et al. ont utilisé le rendement en formazan pour déterminer le taux de respiration cellulaire in vivo de bactéries marines et ont conclu qu’une altération de la respiration cellulaire et un apport énergétique insuffisant pouvaient entraîner par la suite la mort bactérienne.
En outre, notre étude a indiqué qu’un traitement par les extraits aqueux de PV provoquait une diminution substantielle de la teneur totale en protéines du SARM, potentiellement en raison de l’influence perturbatrice des divers constituants bioactifs présents dans l’extrait végétal sur la paroi et la membrane cellulaires du SARM. Cela pourrait ensuite entraîner une diminution de la synthèse protéique, car des études antérieures ont montré que l’acide ursolique altérait initialement l’intégrité membranaire du SARM, conduisant par conséquent à l’inhibition de la synthèse protéique. Il est important de noter qu’il a été établi que l’extrait de PV possède la capacité d’entraver la biosynthèse des protéines et de détruire efficacement les cellules bactériennes.
Cette étude exhaustive a révélé les fonctions multiples de la plante médicinale comestible traditionnelle PV. Elle apporte des preuves solides de sa remarquable capacité à perturber les mécanismes de prolifération, de métabolisme et de survie du SARM, agent pathogène bactérien. La validation de son mode d’action antibactérien, associée à sa capacité à renforcer l’efficacité d’antibiotiques cliniques, souligne son potentiel comme agent phytothérapeutique anti-SARM de remplacement et complémentaire. Son rôle dans la sécurité alimentaire, par le contrôle des bactéries pathogènes, est également souligné. De futures recherches pourraient explorer les bienfaits pour la santé et les propriétés d’aliment fonctionnel de P. vulgaris, compte tenu de l’intérêt croissant pour l’utilisation de composés naturels plutôt que d’agents synthétiques et de la tendance grandissante en faveur des régimes alimentaires à base de végétaux. De telles recherches pourraient permettre de libérer pleinement l’incroyable potentiel de cette plante médicinale traditionnelle.
Étude in vitro portant sur les parties aériennes séchées de Prunella vulgaris L. et sur la souche de SARM EMRSA-15 (NCTC13142). Les extraits aqueux, éthanolique à 70 % et méthanolique ont présenté des CMI respectives de 2,5, 5 et 5 mg/mL et des CMB de 5, 10 et 10 mg/mL. L’extrait aqueux, testé pendant 5 h à ½ CMI et à 1 CMI, a augmenté de plus de 6 fois la fuite d’acides nucléiques et jusqu’à environ 10 fois la concentration extracellulaire en protéines ; il a réduit l’activité de l’AKP de 34,47 % et 41,51 %, celle de l’ATPase de 34,32 % et 45,71 %, l’activité du cycle TCA de 24,17 % et 27,17 %, ainsi que la teneur totale en protéines de 25,99 % et 30,71 %. Vingt-huit composés ont été provisoirement identifiés, notamment l’acide rosmarinique, l’acide protocatéchique, l’acide caféique, la rutine, des terpénoïdes et des acides organiques. L’association avec la pénicilline ou l’érythromycine a produit un effet additif, avec des FICI respectifs de 0,75 et 1. Niveau de preuve : résultats expérimentaux in vitro uniquement ; aucune efficacité clinique n’a été évaluée.
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