Le peptidoglycane, ou muréine, est un réseau tridimensionnel rigide constitué de chaînes polysaccharidiques reliées entre elles par des ponts peptidiques. Ce maillage forme la charpente mécanique de la paroi bactérienne.
Le peptidoglycane constitue l’ossature qui maintient la morphologie bactérienne : cocci, bacilles, vibrions, spirilles… Il apporte à la cellule sa rigidité et sa résistance mécanique.
L’intérieur de la bactérie contient une forte concentration en solutés. Le peptidoglycane aide à contenir la pression osmotique interne et à prévenir l’éclatement de la cellule.
Sa rigidité et son organisation en réseau contribuent à la résistance de l’enveloppe aux contraintes mécaniques et aux variations de pression.
Le peptidoglycane participe à l’organisation de la paroi et à l’ancrage de composants de surface, notamment :
Les bêta-lactamines — pénicillines, céphalosporines, carbapénèmes et monobactames — empêchent la formation des liaisons peptidiques qui consolident le peptidoglycane. Elles ciblent les enzymes chargées de construire ce maillage.
Pendant la croissance bactérienne, de nouveaux éléments de peptidoglycane sont incorporés à la paroi. Des enzymes appelées PLP, protéines liant les pénicillines (PBP en anglais), relient les chaînes entre elles par une réaction de transpeptidation. Ces liaisons assurent la solidité du réseau.
Le noyau bêta-lactame réagit avec le site actif des PLP à activité transpeptidase et les bloque. La formation de nouvelles liaisons entre les chaînes de peptidoglycane est alors inhibée.
La paroi continue à être remodelée, notamment par des enzymes qui dégradent localement le peptidoglycane, mais sa reconstruction devient insuffisante. Elle se fragilise et résiste moins bien à la pression osmotique : une lyse bactérienne peut survenir.
Les mécanismes d’autolyse contribuent à cet effet, avec une intensité variable selon les PLP ciblées.
Sources : NCBI — Antimicrobial Chemotherapy · NCBI — Essentials of Glycobiology · Étude sur la dégradation autolytique de la paroi.
Les bactéries peuvent résister aux bêta-lactamines par quatre mécanismes principaux, parfois associés.
| Mécanisme | Action de la bactérie | Conséquence |
|---|---|---|
| Production de bêta-lactamases | Des enzymes hydrolysent le noyau bêta-lactame. | L’antibiotique est inactivé avant d’agir sur les PLP. |
| Modification des PLP / PBP | La bactérie possède des PLP ayant une faible affinité pour l’antibiotique. | La construction du peptidoglycane peut continuer malgré sa présence. |
| Diminution de la perméabilité | Chez les Gram négatifs, les porines de la membrane externe sont moins nombreuses ou modifiées. | Une quantité insuffisante d’antibiotique atteint les PLP. |
| Augmentation de l’efflux | Des pompes expulsent l’antibiotique hors de l’enveloppe bactérienne. | Sa concentration au voisinage des PLP diminue. |
Ces mécanismes peuvent se renforcer mutuellement : une diminution de l’entrée, associée à une bêta-lactamase, peut entraîner une résistance importante.
Elles ouvrent le cycle bêta-lactame, indispensable à l’activité de l’antibiotique. On distingue notamment les pénicillinases, les bêta-lactamases à spectre élargi (BLSE), les céphalosporinases de type AmpC et les carbapénémases.
Deux classifications sont à distinguer : la catégorie fonctionnelle décrit les antibiotiques hydrolysés ; la classification d’Ambler distingue les enzymes selon leur structure moléculaire. Une même classe peut donc contenir des enzymes aux spectres différents.
| Catégorie fonctionnelle | Spectre d’hydrolyse simplifié | Classe d’Ambler et exemples |
|---|---|---|
| Pénicillinases | Principalement les pénicillines. | Souvent A : TEM-1, SHV-1. |
| Bêta-lactamases à spectre élargi (BLSE) | Pénicillines, céphalosporines à spectre élargi, notamment de troisième génération (C3G), et aztréonam. Pas les carbapénèmes dans la définition classique. | Principalement A : CTX-M, certains variants TEM et SHV. Certaines enzymes de classe D ont également un spectre de BLSE. |
| Céphalosporinases de type AmpC | Nombreuses pénicillines et céphalosporines, dont les céphamycines (céfoxitine). | C : AmpC. |
| Carbapénémases | Carbapénèmes, avec une activité variable sur les autres bêta-lactamines. | A : KPC ; B : NDM, VIM, IMP ; D : OXA-48-like. |
La classification d’Ambler répartit les β-lactamases en quatre classes, A à D. Les classes A, C et D utilisent une sérine dans leur site actif ; la classe B utilise du zinc. Le tableau ci-dessous relie cette distinction moléculaire aux principaux types d’enzymes et à leur spectre d’hydrolyse.
| Classe | Mécanisme | Types et exemples | Spectre d’hydrolyse caractéristique |
|---|---|---|---|
| A | Sérine | Pénicillinases : TEM-1, SHV-1 ; BLSE : CTX-M, certains TEM/SHV ; carbapénémases : KPC. | Selon l’enzyme : pénicillines et premières céphalosporines ; spectre étendu aux C3G et à l’aztréonam pour les BLSE ; aux carbapénèmes pour KPC. |
| B | Zinc — métallo-β-lactamases | NDM, VIM, IMP. | Généralement pénicillines, céphalosporines et carbapénèmes. L’aztréonam est épargné par ces enzymes, mais peut être hydrolysé par une autre β-lactamase associée. |
| C | Sérine | Céphalosporinases AmpC : CMY, DHA, ACT, FOX. | Pénicillines, céphalosporines, céphamycines et aztréonam. Le céfépime est relativement stable ; les carbapénèmes sont généralement épargnés. |
| D | Sérine | Oxacillinases OXA : OXA-1 ; carbapénémases OXA-48-like, OXA-23. | Spectre variable : pénicillines ; certaines enzymes hydrolysent aussi les céphalosporines ou les carbapénèmes. Toutes les OXA ne sont pas des carbapénémases. |
Source :Classification moléculaire des β-lactamases selon Ambler — Mechanisms of Antibiotic Resistance — classification des bêta-lactamases .
L’antibiotique se fixe moins efficacement sur ses enzymes cibles. Deux exemples classiques sont le SARM — staphylocoque doré résistant à la méticilline —, qui produit une PLP supplémentaire de faible affinité, la PLP2a, et le pneumocoque, dont certaines PLP sont modifiées.
La membrane externe des bactéries Gram négatifs constitue une barrière. La perte ou la modification des porines réduit le passage de certaines bêta-lactamines.
La perte de la porine OprD chez Pseudomonas aeruginosa est notamment associée à la résistance à l’imipénème.
La surexpression de pompes d’efflux réduit la quantité d’antibiotique disponible pour atteindre les PLP. Ce mécanisme contribue notamment à la résistance de certains bacilles Gram négatifs.
Sources : Three Decades of β-Lactamase Inhibitors · β-Lactam antibiotic targets and resistance mechanisms · β-Lactamases: A Focus on Current Challenges.
Date de dernière mise à jour : 10/10/2026
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