Miel de Manuka thérapeutique : plus si alternatif

Introduction

Le miel est utilisé comme médicament depuis toute l’histoire de l’humanité. L’un de ses usages thérapeutiques les plus courants et les plus anciens est le traitement des plaies, presque certainement en raison de ses propriétés antimicrobiennes. Avec l’avènement des antibiotiques très actifs dans les années 1960, le miel a été considéré comme une « substance sans valeur mais inoffensive » (Soffer, 1976). Toutefois, la crise actuelle et croissante de la résistance aux antibiotiques a ravivé l’intérêt pour l’utilisation du miel, à la fois comme agent efficace à part entière et comme piste thérapeutique pour mettre au point de nouvelles méthodes de traitement. Le miel provient généralement du nectar des fleurs et est produit par les abeilles, le plus souvent par l’abeille domestique européenne Apis mellifera, et constitue un mélange complexe de sucres, d’acides aminés, de composés phénoliques et d’autres substances. Les types de miel issus de différentes plantes à fleurs varient considérablement dans leur capacité à tuer les bactéries, ce qui a compliqué la littérature sur le miel et rendu parfois difficile la reproduction des résultats d’une étude à l’autre (Allen et al., 1991; Irish et al., 2011). La majorité des études récentes consacrées au mécanisme d’action du miel se sont concentrées sur le miel de Manuka actif, bien caractérisé et standardisé, produit par certaines espèces de Leptospermum originaires de Nouvelle-Zélande et d’Australie, et enregistré comme produit de soins des plaies auprès des autorités réglementaires médicales compétentes. Ainsi, sauf indication contraire, cette revue se concentrera sur le miel de Manuka.

Analyses chimiques du miel de Manuka actif

Le professeur Peter Molan, de l’université de Waikato en Nouvelle-Zélande, a été le premier à rendre compte de l’activité inhabituelle du miel de Manuka et a commencé à tester son action contre un large éventail d’espèces bactériennes différentes au milieu des années 1980. Cependant, alors qu’il était clair que même de faibles concentrations de miel de Manuka tuaient les agents pathogènes bactériens, l’ingrédient actif spécifique responsable de cette action est resté insaisissable pendant de nombreuses années. La forte teneur en sucre et le pH faible rendent le miel inhibiteur de la croissance microbienne, mais l’activité persiste lorsque ces facteurs sont dilués jusqu’à atteindre des niveaux négligeables. De nombreux types de miel produisent également du peroxyde d’hydrogène lorsque la glucose oxydase, issue de l’abeille domestique, réagit avec le glucose et l’eau. Cependant, dans le miel de Manuka, la production de peroxyde d’hydrogène est relativement faible et peut être neutralisée par la catalase, alors que l’activité persiste. La cause de cette activité résiduelle, appelée « activité non peroxydique » ou NPA, a finalement été révélée en 2008, lorsque deux laboratoires ont identifié indépendamment du méthylglyoxal (MGO) dans le miel de Manuka (Adams et al., 2008 ; Mavric et al., 2008). Le MGO résulte de la déshydratation spontanée de son précurseur, le dihydroxyacétone (DHA), un composé phytochimique naturellement présent dans le nectar des fleurs de Leptospermum scoparium, Leptospermum polygalifolium et de certaines espèces apparentées de Leptospermum originaires de Nouvelle-Zélande et d’Australie (Adams et al., 2009 ; Williams et al., 2014 ; Norton et al., 2015). Le MGO peut réagir de manière relativement non spécifique avec des macromolécules telles que l’ADN, l’ARN et les protéines (Adams et al., 2008 ; Mavric et al., 2008 ; Majtan et al., 2014b), et pourrait en théorie être toxique pour les cellules de mammifères (Kalapos, 2008). Cependant, rien n’indique que le miel de Manuka endommage les cellules de l’organisme lorsqu’il est consommé par voie orale ou utilisé comme pansement ; en effet, le miel semble stimuler la cicatrisation et réduire les cicatrices lorsqu’il est appliqué sur des plaies (Biglari et al., 2013 ; Majtan, 2014 ; Dart et al., 2015). La manière dont il exerce cette toxicité apparemment sélective sur les cellules bactériennes n’est pas connue.

Des niveaux élevés de MGO ou de peroxyde d’hydrogène produisent généralement le miel le plus actif. Toutefois, la corrélation n’est pas toujours parfaite, ce qui suggère que d’autres composants du miel peuvent moduler son activité (Molan, 2008;  Kwakman et al., 2011;  Chen et al., 2012;  Lu et al., 2013). La défensine-1 d’abeille, un peptide antimicrobien dérivé de l’abeille, est responsable de l’activité du miel Revamil, un miel actif produit à partir d’une source non divulguée, mais elle semble être structurellement modifiée et inactive dans le miel de Manuka (Kwakman et al., 2011;  Majtan et al., 2012). Le taux de leptosine, un glycoside trouvé exclusivement dans le miel de Leptospermum, est corrélé à la puissance et pourrait moduler l’activité antimicrobienne du miel de Manuka (Kato et al., 2012). De même, divers composés phénoliques dotés d’une activité antimicrobienne potentielle peuvent être présents, en particulier dans les miels plus foncés. Bien qu’ils soient présents à des niveaux peu susceptibles d’être inhibiteurs à eux seuls, ils peuvent agir en synergie les uns avec les autres ou avec d’autres composants du miel pour produire ou modifier l’activité (Estevinho et al., 2008;  Stephens et al., 2010). Les composés phénoliques peuvent également agir comme antioxydants et pourraient être responsables des propriétés anti-inflammatoires et cicatrisantes du miel (Stephens et al., 2010). Il convient de noter que toutes les espèces de Leptospermum ne produisent pas un miel actif et que, même au sein de L. scoparium et de L. polygalifolium, les taux de MGO du miel peuvent varier d’environ 100 à >1200 ppm (Windsor et al., 2012). Une étude de l’activité des miels australiens a révélé que le miel issu de plantes de Leptospermum poussant autour de la frontière entre la Nouvelle-Galles du Sud et le Queensland était particulièrement actif, mais on ignore si cela est dû à la plante, au sol, au climat ou à d’autres facteurs (Irish et al., 2011).

Inhibition des agents pathogènes par le miel

Le miel a été testé in vitro sur un large éventail d’agents pathogènes, en particulier ceux qui peuvent coloniser la peau, les plaies et les muqueuses, où un traitement topique au miel est possible. À ce jour, les essais in vitro ont montré que le miel de Manuka peut inhiber efficacement tous les agents pathogènes bactériens problématiques testés (résumés dans le tableau 1). Il est particulièrement intéressant de constater que les isolats cliniques présentant des phénotypes de résistance à plusieurs médicaments (MDR) ne montrent aucune diminution de leur sensibilité au miel, ce qui indique un large spectre d’action différent de celui de tout antimicrobien connu (Willix et al., 1992 ; Blair et Carter, 2005 ; George et Cutting, 2007 ; Tan et al., 2009). En outre, les tentatives visant à générer des souches résistantes au miel en laboratoire n’ont pas abouti, et aucun cas d’isolat clinique ayant acquis une résistance au miel n’a été signalé (Blair et al., 2009 ; Cooper et al., 2010).

En plus d’inhiber les cellules planctoniques, le miel peut disperser et tuer les bactéries vivant dans des biofilms. Les biofilms sont des communautés de cellules généralement enfermées dans une matrice extracellulaire produite par elles-mêmes et qui adhèrent à des surfaces, notamment les plaies, les dents, les surfaces muqueuses et les dispositifs implantés. Les microbes présents dans les biofilms sont protégés contre les agents antimicrobiens et peuvent provoquer des infections persistantes qui ne se résorbent pas. Le miel de Manuka désagrège les agrégats cellulaires (Maddocks et al., 2012 ; Roberts et al., 2012) et empêche la formation de biofilms par un large éventail d’agents pathogènes problématiques, notamment les espèces de Streptococcus et de Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Enterobacter cloacae, Acinetobacter baumannii et Klebsiella pneumonia (Maddocks et al., 2012, 2013 ; Lu et al., 2014 ; Majtan et al., 2014a ; Halstead et al., 2016). Il est important de noter que le miel peut également désagréger les biofilms établis et tuer les cellules qui y résident, bien qu’une concentration plus élevée soit nécessaire que pour les cellules planctoniques (Okhiria et al., 2009 ; Maddocks et al., 2013 ; Lu et al., 2014 ; Majtan et al., 2014a). Très récemment, du miel de Manuka a été testé sur un biofilm multiespèces contenant Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae, Pseudomonas aeruginosa et Enterococcus faecalis et il a été constaté qu’il réduisait la viabilité de toutes les espèces, à l’exception d’E. faecalis, qui n’a pas pu être éradiqué (Sojka et al., 2016). Cela a des implications cliniques évidentes pour l’utilisation du miel sur les plaies contenant des biofilms, et comprendre comment le biofilm permet à E. faecalis de survivre alors qu’il est normalement tué par le miel constitue un domaine d’étude futur important et intéressant. Le MGO semble être en grande partie, mais pas entièrement, responsable de l’inhibition des biofilms par le miel de Manuka, ce qui souligne une fois de plus l’importance des composants supplémentaires qui modulent son activité (Kilty et al., 2011 ; Lu et al., 2014).

Le spectre d’activité du miel contre les agents pathogènes non bactériens n’est pas encore bien établi. De récentes études portant sur l’effet antiviral du miel de Manuka suggèrent qu’il pourrait être utilisé dans le traitement du virus varicelle-zona (à l’origine de la varicelle et du zona) (Shahzad and Cohrs, 2012) et de la grippe (Watanabe et al., 2014). Les agents pathogènes fongiques de la peau, notamment Candida albicans et les espèces de dermatophytes, sont nettement moins sensibles au miel de Manuka que les bactéries, mais leur croissance est inhibée par les miels produisant de grandes quantités de peroxyde d’hydrogène (Brady et al., 1996 ; Irish et al., 2006). Il a été constaté que les miels de Manuka et autres réduisent la viabilité des spores du microsporidien Nosema apis, un important agent pathogène des abeilles, mais que le miel ne pouvait pas guérir l’infection des abeilles une fois celle-ci déclarée (Malone et al., 2001). Très peu d’études ont porté sur l’utilisation du miel contre les parasites protozoaires ou helminthiques, et celles-ci n’ont pas utilisé de miel dont l’activité était bien caractérisée, ce qui rend difficile l’évaluation de la portée de leurs résultats (Bassam et al., 1997 ; Nilforoushzadeh et al., 2007 ; Sajid and Azim, 2012).

Intégrer le miel à la médecine conventionnelle : de récentes études expérimentales et mécanistiques éclairent le mode d’action du miel

Le miel de Manuka actif est largement disponible comme agent thérapeutique et aliment fonctionnel, et la plupart des consommateurs l’acceptent comme un produit holistique, quelque peu mystérieux. Cependant, le manque de compréhension de la manière dont le miel tue les bactéries et favorise la cicatrisation limite son acceptation par la médecine conventionnelle, où il est encore considéré comme « alternatif » ou « complémentaire ». La grande majorité des études consacrées au miel à ce jour ont été descriptives. Toutefois, des études récentes cherchent à comprendre comment le miel agit et utilisent des approches mécanistiques pour déterminer son action aux niveaux cellulaire et moléculaire.

Études ultrastructurales de cellules et de communautés bactériennes traitées au miel

Le miel peut modifier profondément la taille et la forme des cellules bactériennes, bien que l’ampleur de ces modifications varie selon les espèces bactériennes. En microscopie électronique en transmission (MET), les cultures de S. aureus traitées avec du miel de Manuka présentaient davantage de cellules dont les septa étaient achevés que celles traitées avec du miel artificiel, ce qui suggère que les cellules étaient entrées dans la phase de division du cycle cellulaire sans parvenir à l’achever, bien qu’elles aient semblé normales extérieurement en microscopie électronique à balayage (MEB) (Henriques et al., 2010). Plus récemment, l’imagerie en contraste de phase réalisée après un traitement avec une dose sublétale de miel de Manuka a montré que les cellules de S. aureus et de Bacillus subtilis étaient significativement plus petites et plus susceptibles de présenter un ADN condensé que celles qui se développaient sans miel (Lu et al., 2013). Il est difficile de comparer directement ces études, car elles utilisaient des quantités de miel et des durées de traitement différentes, mais, dans l’ensemble, les résultats suggèrent un découplage de la croissance et de la division cellulaire, phénomène souvent observé en réponse à des stress nutritionnels et environnementaux (Silva-Rocha and de Lorenzo, 2010).

Il a été rapporté qu’un traitement au miel provoquait, dans les cultures des espèces à Gram négatif E. coli et P. aeruginosa, la présence de cellules anormalement plus courtes et plus longues (Lu et al., 2013). Fait intéressant, bien que P. aeruginosa semble moins sensible à l’inhibition par le miel que d’autres espèces, d’importantes modifications cellulaires ont été observées par MET et MEB, notamment des sillons et des boursouflures (protrusions des membranes plasmiques cellulaires) à la surface des cellules, ainsi qu’une quantité considérable de débris extracellulaires indiquant une lyse cellulaire (Henriques et al., 2011). Ces observations ont été confirmées dans une étude ultérieure utilisant la coloration fluorescente BacLight vivant-mort et la microscopie confocale, qui a toutefois également montré qu’un nombre relativement élevé de cellules vivantes subsistait. Ces études utilisaient du miel à 20 % (p/v), une concentration supérieure à la CMB pour leur souche de P. aeruginosa, et une inhibition ainsi qu’une mortalité importantes étaient donc attendues. Cependant, la microscopie à force atomique (AFM), réalisée avec des concentrations inférieures au seuil bactéricide, a tout de même révélé d’importantes déformations cellulaires et des boursouflures dans les cellules traitées avec des concentrations correspondant à la CMI (12 %) et à la moitié de la CMI (6 %), ainsi qu’une lyse cellulaire importante (Roberts et al., 2012). Cette dégénérescence apparente de la cellule de P. aeruginosa a été étayée par une analyse quantitative par PCR, qui a montré, dans les cellules traitées au miel, une diminution d’un facteur 10 de l’expression de oprF, qui code une porine de la membrane externe importante pour la stabilité structurelle (Jenkins et al., 2015a).

Les analyses « omiques » évaluent la réponse cellulaire globale à l’inhibition par le miel

La capacité à évaluer les effets produits par la cellule entière a révolutionné l’étude des interactions entre les médicaments et les agents pathogènes et présente un intérêt particulier pour les produits naturels complexes comme le miel, dont les effets sur de multiples processus sont probables. Les études par microréseaux et les études protéomiques de bactéries exposées au miel ont suggéré une induction de processus liés au stress et une inhibition de la synthèse des protéines (Blair et al., 2009; Jenkins et al., 2011; Packer et al., 2012). Bien que cela soit globalement assez caractéristique d’une réponse à des agents inhibiteurs, le miel a produit une « signature » unique d’expression différentielle, comprenant de nombreuses protéines aux fonctions hypothétiques ou inconnues, ce qui suggère un mode d’action inédit. Les gènes ou protéines spécifiques dont l’expression était réduite dans les analyses « omiques » de S. aureus et d’E. coli O157/H7 sont liés à la virulence, à la détection du quorum et à la formation de biofilms (Lee et al., 2011; Jenkins et al., 2013), tandis que chez P. aeruginosa, on a observé une diminution de l’expression des protéines impliquées dans la formation des flagelles (Roberts et al., 2015). Ces phénotypes sont essentiels pour que les agents pathogènes s’établissent et provoquent une infection invasive et indiquent qu’en plus d’inhiber la croissance, le miel peut réduire le potentiel pathogène des bactéries infectantes.

Bien qu’elles soient encore relativement limitées en nombre et en portée, les analyses « omiques » réalisées à ce jour suggèrent une réponse cellulaire complexe au miel, avec des variations considérables selon les espèces bactériennes. Des approches avancées de biologie des systèmes permettant de contextualiser les données, ainsi que des études de validation utilisant la PCR quantitative et des souches présentant des délétions géniques, sont désormais nécessaires pour démêler cette complexité. Elles pourraient révéler de nouvelles approches thérapeutiques visant à inhiber la croissance bactérienne (Hudson et al., 2012).

Interactions entre le miel et les antibiotiques conventionnels

Outre son utilisation en tant qu’agent unique, le miel peut être utilisé pour compléter un traitement par des antibiotiques conventionnels. Cette approche peut présenter un intérêt particulier lorsqu’elle est associée à des agents systémiques pouvant être acheminés vers le lit de la plaie par la circulation sanguine, tandis que le miel est appliqué par voie topique. Les traitements combinés peuvent également réduire la dose thérapeutique des agents antimicrobiens et prévenir l’apparition de résistances. Dans certains cas, ils peuvent entraîner une synergie médicamenteuse, l’activité combinée étant alors supérieure à la somme des activités individuelles de chacun des médicaments associés.

Des études in vitro combinant du miel de Manuka approuvé à des fins thérapeutiques avec des agents antibiotiques ont mis en évidence un effet synergique avec l’oxacilline, la tétracycline, l’imipénème et la mupirocine contre la croissance d’une souche de SARM (Jenkins and Cooper, 2012). En outre, la présence d’une concentration subinhibitrice de miel en association avec l’oxacilline a rétabli la sensibilité de la souche de SARM à l’oxacilline. Les auteurs ont constaté une diminution de l’expression de mecR1, qui code une protéine de liaison à la pénicilline spécifique du SARM (PBP2A), et ont avancé qu’il pourrait s’agir d’un mécanisme de la synergie avec le miel. Une forte activité synergique entre le miel de Manuka et la rifampicine contre plusieurs souches de S. aureus, notamment des isolats cliniques et des souches de SARM, a également été observée, et la présence de miel a empêché l’apparition d’une résistance à la rifampicine in vitro (Müller et al., 2013). Cette observation revêt une importance clinique, car la rifampicine pénètre bien dans les tissus et les abcès et est couramment utilisée pour traiter les infections staphylococciques superficielles, mais elle induit rapidement une résistance et doit donc être utilisée en association avec un autre agent. Cette étude a également montré que la synergie n’était pas due au MGO, car un miel synthétique additionné de MGO n’était pas synergique avec la rifampicine.

Comprendre comment le miel agit sur l’action d’antimicrobiens dont les modes d’action sont bien caractérisés pourrait également nous aider à mieux comprendre comment le miel agit sur les agents pathogènes bactériens. Liu et al. (2014)ont étendu l’analyse de la synergie à d’autres antibiotiques et à différentes souches de S. aureus et de SARM. Ils ont suggéré qu’une sensibilité accrue à la clindamycine et à la gentamicine pourrait résulter de l’effet combiné de la diminution de la synthèse protéique induite par le miel et de l’inhibition des ribosomes par les antibiotiques, tandis que la synergie avec les antibiotiques β-lactamines pourrait être due à un stress oxydatif accru causé par les deux partenaires. Comme les souches de S. aureus et de SARM étaient également sensibles à l’association oxacilline-miel, il semblait peu probable que la synergie soit due à une diminution de l’expression de PBP2A. Cependant, dans un isolat clinique de SARM, la présence de miel n’a entraîné aucune augmentation de la sensibilité à la clindamycine ou à la gentamicine, ce qui est notable, car il s’agit du premier cas rapporté d’une différence de réponse au miel entre le SARM et S. aureus. L’étude de cette différence spécifique à la souche au moyen d’analyses transcriptomiques ou protéomiques constituerait une piste intéressante pour de futures recherches (Liu et al., 2014).

Preuves d’efficacité issues d’études animales, d’études de cas et d’essais cliniques

Les entreprises qui produisent et commercialisent du miel de Manuka promeuvent des normes éthiques élevées et déconseillent l'utilisation de modèles animaux pour étudier les infections et la cicatrisation des plaies. Le miel de Manuka a toutefois été utilisé pour traiter des animaux présentant des plaies chirurgicales ou accidentelles, en particulier des chevaux, avec des résultats positifs (Dart et al., 2015 ; Bischofberger et al., 2016). Des rapports de cas faisant état de l'utilisation du miel pour des plaies et ulcères ne cicatrisant pas ont signalé une amélioration significative, avec résolution de l'infection lorsque les antibiotiques conventionnels avaient échoué (Regulski, 2008 ; Smith et al., 2009). Toutefois, malgré cela et les données issues de nombreux modèles in vitro et in vivo montrant que le miel élimine les agents pathogènes problématiques des plaies, les données cliniques robustes sur le miel de Manuka restent rares. Plusieurs raisons l'expliquent, notamment les difficultés techniques liées à la réalisation d'un essai en double aveugle contrôlé par placebo sur une substance particulière comme le miel, les considérations éthiques, le manque d'intérêt des praticiens cliniciens et le rapport coût-bénéfice pour les entreprises apicoles, dont l'activité est axée sur les produits naturels et les ventes sans ordonnance, dans lesquelles le miel de Manuka et les pansements associés sont déjà vendus à un prix élevé. Cette situation pourrait évoluer à mesure que la résistance aux antibiotiques réduit les options thérapeutiques actuelles et que les recherches en cours mettant en évidence le potentiel du miel attirent l'attention des professionnels de santé.

Lacunes et nouvelles perspectives dans l'étude du miel

De grands progrès ont récemment été réalisés dans notre compréhension du miel thérapeutique, mais son utilisation en médecine clinique reste limitée, même lorsque les antibiotiques conventionnels commencent à échouer. La complexité du miel, qui constitue probablement sa principale force pour éliminer divers agents pathogènes et prévenir l'apparition de résistances, complique son étude, car de nombreux facteurs agissant conjointement sont susceptibles d'influencer son activité. Nous préconisons de poursuivre les études mécanistiques menées avec du miel de Manuka thérapeutique dûment enregistré, notamment des études utilisant des approches de biologie des systèmes non réductionnistes, ainsi que des analyses chimiques et microbiologiques détaillées visant à élucider les mécanismes d'action du miel aux niveaux moléculaire, cellulaire et populationnel, les différences possibles entre les différentes souches et espèces d'agents pathogènes microbiens, ainsi que la réponse de la cellule hôte (Tableau 2). Les informations obtenues grâce à ces études pourront ensuite orienter le traitement et fournir les données cliniques nécessaires pour intégrer le miel à la médecine conventionnelle, plutôt que de le laisser comme traitement alternatif utilisé uniquement lorsque toutes les autres options ont échoué.

Contributions des auteurs

Cette revue a été rédigée par DC, SB, NNC, DB et PB, puis examinée de manière critique par RS et EH.

Financement

NNC reçoit un soutien salarial de la Rural Industries Research and Development Corporation – Honey Bee Program (subvention PRJ-009186).

Déclaration de conflit d’intérêts

DC, PB et EH déclarent avoir reçu de Comvita NZ Limited et Capilano Honey Limited un financement et un soutien non financier sous forme de miel de Manuka ; RS est employé par Comvita NZ Limited, qui commercialise du miel de Manuka de qualité médicale (Medihoney).

Les autres auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.

Abréviation

ESBL, bêta-lactamase à spectre étendu ; MBC, concentration bactéricide minimale ; MGO, méthylglyoxal ; MIC, concentration inhibitrice minimale ; MRSA, Staphylococcus aureus résistant à la méticilline ; MRSE, Staphylococcus epidermis résistant à la méticilline ; NPA, activité non peroxydique ; VRE, Enterococcus résistant à la vancomycine.

Références