Généralités
La famille des antibiotiques de type β-lactames se caractérisent par un élément structural commun : il s'agit du squelette azétidin-2-one, encore appelé squelette β-lactame. D'un point de vue chimique, un β-lactame est une molécule caractérisée par une fonction amide incluse dans un cycle carboné. Dans le cas des antibiotiques β-lactames, ce cycle carboné est tétragonal et il est absolument essentiel pour l'activité biologique.
En effet, cet élément gouverne toute la chimie de cette classe d'antibiotiques, puisque toute ouverture de ce cycle entraîne l'inactivation de la molécule. De plus ce cycle est très fragile (tétragonal donc tension) et s'ouvre facilement, c'est l'une des raisons pour laquelle Flemming n'a pas réussi à isoler la pénicilline.
Ce motif peut être intégré à une structure plus ou moins complexe, qui définit plusieurs groupes d'antibiotiques β-lactames.
Les deux groupes principaux sont :
D'une part, les molécules correspondant à la condensation du β-lactame avec une thiazolidine. Le bicycle ainsi obtenu est appelé N-péname et il est naturellement produit par certaines espèces du genre Penicillium : d'où le nom de ce groupe de molécules : les pénicillines.
Et d'autre part, les molécules correspondant à la condensation du β-lactame avec une dihydro-1,3-thiazine. Ce bicycle est quant à lui nommé N-Céphème et il est naturellement produit par certaines espèces de Cephalosporium : d'où le nom donné à ce groupe : les céphalosporines.
A côté de ces deux principaux groupes, il existe d'autres molécules, plus simples. Il s'agit :
des monobactames : dans ce cas, le β-lactame est isolé et substitué par des groupements simples.
des carbapénèmes : ce sont des analogues structuraux dérivés des pénicillines. Ils présentent 1 double liaison en position 2, 3 et l'atome de soufre est remplacé par un chainon CH2.
Remarque :
Des analogues de céphalosporines ont également été développés mais sans succès.
D'un point de vue Relation Structure Activité, on remarque que l'activité antibiotique nécessite, outre la présence du lactame:
D'une fonction à caractère acide (souvent un carboxyle) sur l'azote ou sur le C2La présence d'une fonction amide
Et il faut également la configuration exacte de plusieurs centres chiraux.
