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Transfert mutuel d’informations de résistance entre les bactéries

 

Les bactéries sont capables d’échanger des informations génétiques et ainsi de propager les résistances aux antibiotiques. De nouvelles connaissances offrent aujourd’hui des pistes pour prévenir ce phénomène.

Description du projet (projet de recherche terminé)

Les mécanismes par lesquels les bactéries deviennent résistantes aux antibiotiques sont multiples – et se renouvellent. Ils sont cependant tous inscrits dans l’information génétique des bactéries. Une partie de ce code génétique se trouve sur des morceaux d’ADN mobiles, appelés plasmides, que les bactéries peuvent se transférer entre elles. C’est de cette façon qu’elles se transmettent les résistances aux antibiotiques, y compris entre espèces différentes. Les plasmides jouent par conséquent un rôle clé dans l’apparition et la propagation des résistances aux antibiotiques. On ne connaissait pourtant pas précisément, jusqu'à aujourd'hui, les éléments qui favorisent ou entravent le transfert des plasmides entre bactéries. Un projet de recherche d’une équipe de l’ETH Zurich formée autour de Sebastian Bonhoeffer a récemment fait progresser les connaissances sur ces questions – et découvert par la même occasion des voies jusque-là inconnues de dispersion des résistances aux antibiotiques.

Succès des pronostics de transmission des gènes de résistance

L’équipe de recherche a tout d’abord réuni différentes populations bactériennes en milieu artificiel et a observé, à l’aide de méthodes développées à cet effet, la vitesse à laquelle certains plasmides de résistance se propageaient entre les populations. Lors de cette expérience, les scientifiques ont mis en évidence de nombreux facteurs déterminant la vitesse de transmission des plasmides, liés tant à l’hôte – la bactérie qui donne son plasmide – qu’au receveur et au plasmide lui-même. En se basant sur la connaissance des divers facteurs d’influence possibles, Sebastian Bonhoeffer et son équipe ont développé un modèle permettant de prédire la vitesse de propagation des plasmides pour certaines bactéries et plasmides. Les tests menés avec des bactéries et des plasmides significatifs sur le plan clinique et issus d’échantillons de l’hôpital universitaire de Bâle ont confirmé ces pronostics, tant en conditions artificielles que dans les essais sur la souris.

Découverte de nouvelles voies de propagation

Dans l’essai animal, les scientifiques ont de plus observé que quelques agents pathogènes du genre Salmonella survivaient à un traitement antibiotique dans le tissu intestinal en modifiant leur métabolisme et en tombant dans une sorte de dormance. Les bactéries dans cet état ne sont elles-mêmes pas résistantes aux antibiotiques mais certaines d’entre elles sont porteuses de plasmides de résistance. L’équipe de recherche a montré pour la première fois que ces bactéries transmettent leurs plasmides de résistance à d’autres espèces de bactéries au moment où elles réactivent leur métabolisme.

Des bases pour intervenir

Ces résultats livrent un niveau de détail inédit dans la connaissance du rôle des plasmides dans la propagation des résistances aux antibiotiques. Ils montrent que les mesures intervenant sur les seuls agents pathogènes dont la résistance est permise par les plasmides ne suffisent pas. Elles doivent aussi porter sur les bactéries apparentées, y compris pathogènes, puisqu’elles servent de réservoirs de plasmides et peuvent ainsi favoriser la propagation des plasmides de résistance.

Les méthodes bio-informatiques et les modèles mathématiques élaborés dans ce projet sont en mesure d’identifier les situations qui facilitent l’échange d’informations de résistance entre les pathogènes. Cela permet par exemple de prendre les mesures appropriées et en temps opportun au cours de la maladie des patient·es. En outre, cet arsenal peut être utilisé pour comprendre plus finement la diffusion des résistances aux antibiotiques entre l’être humain, l’animal et l’environnement.

État : février 2022

Titre original

Towards quantification of the contribution of plasmids to the spread of antibiotic resistance

Responsables du projet

  • Prof. Sebastian Bonhoeffer, Departement Umweltsystemwissenschaften, ETH Zürich, Zürich
  • Prof. Wolf-Dietrich Hardt, Departement Biologie, ETH Zürich, Zürich
  • Dr. Adrian Egli, Labormedizin, Universitätsspital Basel, Basel
  • Prof. Martin Ackermann, Departement Umweltsystemwissenschaften, ETH Zürich, Zürich
  • Prof. Tanja Stadler, Departement für Biosysteme und Ingenieurwissenschaften, ETH Zürich, Zürich
  • Dr. Alex Hall, Departement Umweltwissenschaften, ETHZ, Zürich

 

 

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 Contact

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Prof. Sebastian Bonhoeffer Gruppe Theoretische Biologie Departement Umweltsystemwissenschaften ETH Zürich Universitätsstrasse 16 8092 Zürich +41 44 633 60 33 sebastian.bonhoeffer@env.ethz.ch