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Biologie - santé

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Laboratoire écologie microbienne de Lyon - LEM

LLa résistance aux antibiotiques : une problématique environnementale ?

La résistance aux antibiotiques [encart] est une préoccupation majeure en santé publique. Si beaucoup de recherches sont conduites dans le domaine clinique, la présence de bactéries résistantes dans l’environnement a étendu leur étude à ce nouveau compartiment. Mais comment expliquer que des bactéries dans l’environnement, non exposées aux antibiotiques, puissent développer ces résistances ?

La résistance aux antibiotiques, une préoccupation environnementale

Santé Publique France a publiée en novembre 2022 un rapport1 alertant sur la consommation trop importante d’antibiotiques en France. Une nouvelle campagne de sensibilisation auprès de la population a donc été mise en place car cette consommation massive et parfois inadaptée des antibiotiques augmente le risque d’émergence de bactéries résistantes. En effet, si l’usage des antibiotiques n’est pas mieux encadré, le traitement des infections bactériennes deviendra de plus en plus difficile en raison d’une réduction de la gamme d’antibiotiques efficaces. Cette escalade pourrait conduire, au pire, à une absence d’antibiotique sur le marché permettant de traiter les infections.

Si combattre les bactéries résistantes est longtemps resté une préoccupation seulement en milieu hospitalier, elle concerne aussi les élevages où les animaux sont parfois traités par des antibiotiques, Depuis quelques années, la compréhension de l’émergence et de la dissémination de ces bactéries résistantes est intégrée à une approche de santé globale qualifiée de One Health (« une seule santé »).  Ce concept, né au début des années 2000, reconnait l’interdépendance de la santé de l’Homme, de la santé de l’animal et de celle de l’environnement.

Concept One Health : les trois cercles représentant la santé de l’homme, de l’animal et de l’environnement sont interconnectés. Des exemples concrets des liens qui relient ces compartiments sont donnés autour. / @inrae.fr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans l’environnement, la contamination des eaux et sols aux antibiotiques demeure relativement faible. Cependant et de manière surprenante, de nombreuses bactéries résistantes à plusieurs familles d’antibiotiques ou multi-résistantes y sont retrouvées.

Les pompes à efflux, un mécanisme de résistance généraliste

Nous avons précédemment décrit les différents mécanismes de résistances aux antibiotiques. Certains de ces mécanismes sont dits spécifiques, car ils ne confèrent une résistance qu’à une seule famille d’antibiotique ; d’autres, plus généralistes, permettent une résistance à plusieurs familles.

Dans l’équipe BEER (Bacterial Efflux and Environmental Resistance) dans laquelle je réalise ma thèse, nous étudions un mécanisme de résistance généraliste particulier : les pompes à efflux. Ces mécanismes sont présents dans les membranes des bactéries et permettent d’expulser à l’extérieur de la cellule bactérienne des molécules toxiques. Une seule pompe peut ainsi prendre en charge une multitude de composés tels que des désinfectants, des antiseptiques et plusieurs familles d’antibiotiques. Cette propriété en font des contributrices majeures dans l’émergence de bactéries multi-résistantes.

Pompe à efflux (violet), présente dans la membrane de la bactérie qui permet d’expulser en-dehors de la cellule bactérienne des composés de natures diverses. / @Amandine Chauviat

Les bactéries environnementales étudiées dans l’équipe sont fortement dotées de ces mécanismes et, même si elles ne sont pas exposées à des antibiotiques, leurs pompes peuvent être activées. C’est notamment le cas de bactéries pathogènes opportunistes2, problématiques en milieu hospitalier, qui sont naturellement présentes dans l’environnement (on parle alors de réservoir environnemental). L’équipe cherche à comprendre quels sont les facteurs environnementaux biotiques et abiotiques3 favorisant l’activation des pompes à efflux et donc l’émergence de résistances aux antibiotiques. Nous nous interrogeons donc sur les facteurs induisant cette activation.

L’interaction amibes-bactéries : générateur de résistances aux antibiotiques ?

Mon sujet de thèse se concentre sur la bactérie Stenotrophomonas maltophilia qui est une bactérie ubiquitaire d’origine environnementale. Elle se retrouve dans les eaux, les sols, les sédiments, en association avec les végétaux, les animaux, les insectes, sur les fruits et légumes, etc. Elle est responsable d’infections nosocomiales et d’infections communautaires (en dehors de l’hôpital), toutes ces infections étant de plus en plus difficiles à traiter en raison de sa multirésistance aux antibiotiques.

Acanthamoeba castellanii observée au ZOE™ Fluorescent Cell Imager. Chaque tache grise est une amibe. / @Amandine Chauviat

Je m’intéresse particulièrement à cette bactérie lorsqu’elle est en interaction dans l’environnement avec l’amibe Acanthamoeba castellanii, qui est un micro-organismes très largement disséminé dans l’environnement (eau, sol, air). L’amibe se nourrit de bactéries par le phénomène de phagocytose. Elle attrape les bactéries grâce à des pseudopodes (sorte de bras) et les ingère dans des vacuoles (équivalent à un petit estomac) pour les digérer. Certaines bactéries, notamment des pathogènes comme S. maltophilia, sont capables de survivre à cette digestion voire de se multiplier à l’intérieur de l’amibe. Les amibes servent ainsi de « véhicule » pour la dissémination de ces bactéries et les protègent de l’environnement extérieur.

De précédents travaux dans l’équipe ont mis en évidence que les pompes à efflux de la bactérie S. maltophilia étaient activées au contact de molécules produites pendant l’interaction amibe-bactérie, ce qui pourrait conduire à l’augmentation de la résistance aux antibiotiques de la bactérie.

C’est donc là que j’interviens en cherchant à (i) identifier les molécules produites au cours de l’interaction amibe – bactérie et (i) à caractériser le rôle des pompes dans la survie à l’intérieur de l’amibe.

Ainsi, si les pompes à efflux sont impliquées dans la survie au sein de l’amibe, ces dernières participeraient également à la dissémination de la résistance aux antibiotiques augmentant ainsi le risque pour l’Homme d’être confronté à des bactéries résistantes.

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          Encart

         La résistance aux antibiotiques, quésaco ?

La résistance aux antibiotiques correspond à la capacité d’une bactérie à devenir insensible à l’effet d’un antibiotique. Plusieurs mécanismes de résistance existent et confèrent à la bactérie la capacité :

  • à dégrader l’antibiotique (à l’image d’un Pacman qui mangerait les antibiotiques),
  • à empêcher la molécule de rentrer dans la bactérie (comme on porte un imperméable pour se protéger de la pluie)
  • à atteindre sa cible (comme si l’on essayait de faire rentrer un rond dans un triangle avec un jeu d’enfant)
  • à expulser l’antibiotique à l’extérieur de la bactérie (comme une pompe qui éjecterait l’antibiotique).

Face à une bactérie résistante, les traitements antibiotiques deviennent inefficaces pour combattre une infection.

Les différents mécanismes de résistance aux antibiotiques : la cellule bactérienne est représentée en jaune, la boule rouge représente un antibiotique. Les différents mécanismes sont symbolisés et explicités dans le texte avec les numéros. / @Amandine Chauviat

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Notes
[1] La France encore trop consommatrice d’antibiotiques, Santé Publique France, 2 nov. 2022.

[2] Bactéries qui ne causent des infections que chez des patients affaiblis ou immunodéprimés mais n’affectent pas les patients en bonne santé. Elles peuvent provoquer des infections diverses telles que des infections urinaires, pulmonaires, des infections du site opératoire, des infections du sang, etc. Ces bactéries sont une préoccupation grandissante en santé  car elles sont de plus en plus résistantes aux antibiotiques.

[3] Facteurs biotiques : facteurs qui sont d’origine biologique, du domaine du vivant (ex : interaction avec d’autres bactéries, des plantes, etc.). Facteurs abiotiques : facteurs qui sont d’origine non biologique, domaine du non-vivant (ex. : présence de métaux lourds, augmentation de la température, etc.)

BBibliographie