Le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques entre les bactéries

La résistance aux antibiotiques est un gros problème de santé mondiale. Ça arrive quand des bactéries changent et rendent les antibiotiques moins efficaces, voire carrément inefficaces. Ces bactéries résistantes peuvent provoquer des infections difficiles à traiter, ce qui entraîne des coûts médicaux plus élevés, des séjours à l'hôpital plus longs et un risque accru de décès.

En 2019, près de cinq millions de décès étaient liés à des infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques. Les bactéries peuvent devenir résistantes en partageant des gènes qui leur donnent cette capacité. Ce partage de gènes se fait souvent par un truc appelé Transfert Horizontal de Gènes, qui permet aux bactéries d'échanger du matériel génétique, y compris des gènes qui les rendent résistantes aux antibiotiques.

#Le Rôle des Gènes de résistance aux antibiotiques (ARGS)

Les gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) se trouvent souvent sur de petits morceaux d'ADN appelés Éléments génétiques mobiles (MGES). Cela inclut les plasmides, les transposons et les intégrons. Ces éléments permettent aux ARGs de bouger facilement entre différentes cellules bactériennes. Du coup, beaucoup d'ARGs ont été identifiés, et ce nombre continue d'augmenter alors que les chercheurs découvrent de nouveaux gènes, même chez des bactéries non pathogènes et dans des échantillons environnementaux où il peut être difficile d'identifier l'hôte d'origine.

Fait intéressant, les ARGs peuvent être trouvés dans des bactéries qui ne sont pas étroitement liées. Par exemple, un gène spécifique connu sous le nom de métallo-β-lactamase de New Delhi (NDM), qui aide les bactéries à résister à certains antibiotiques, a été trouvé dans différents types de bactéries, y compris celles de groupes différents. D'autres gènes, comme tet(X) pour la résistance à la tétracycline et erm(B) pour la résistance aux macrolides, partagent un schéma similaire d'être échangés entre des bactéries sans lien.

#Le Défi d'Identifier les ARGs

Malgré l'identification de nombreux ARGs, la plupart de leurs origines restent floues. Moins de 5 % des ARGs identifiés peuvent être reliés à une espèce bactérienne spécifique d'où ils proviennent. Les communautés bactériennes, que ce soit chez les humains, les animaux ou dans l'environnement, contiennent une vaste gamme d'ARGs, dont beaucoup ne sont pas encore bien compris. Ces communautés agissent comme des réservoirs pour de nouvelles caractéristiques de résistance qui peuvent finalement se retrouver chez des pathogènes par transfert de gènes.

#L'Objectif de l'Étude

Cette recherche a examiné comment les ARGs se transforment entre différents groupes bactériens (phyla). Elle a exploré les modèles de déplacement de ces gènes et identifié des environnements où ces transferts sont probables, en utilisant des données provenant d'un grand nombre de génomes bactériens disponibles dans des bases de données publiques.

#Analyse des Génomes Bactériens pour les ARGs

Pour analyser le transfert des ARGs, les chercheurs ont examiné 427,495 génomes bactériens pour 22 classes d'ARGs. Ils ont trouvé presque un million de correspondances pour ces gènes, certaines classes d'ARGs étant plus courantes que d'autres. Par exemple, les gènes responsables de la résistance aux aminosides étaient les plus fréquemment identifiés, tandis que ceux pour la résistance à la tétracycline étaient moins courants.

Les Proteobacteria étaient le groupe le plus courant portant des ARGs, suivis des Firmicutes et des Actinobacteria. Même des groupes moins courants, comme les Bacteroidetes et les Cyanobacteria, abritaient certains ARGs, bien que moins fréquemment.

#Modèles de Transferts d'ARGs

Les chercheurs ont mis en place un algorithme pour découvrir les transferts inter-phyla (IPTS) d'ARGs. Ils ont découvert que 661 IPTs se sont produits, mais ces derniers n'étaient pas répartis de manière uniforme. La fréquence la plus élevée des transferts a été trouvée dans les gènes de résistance à la tétracycline, tandis que les moins fréquents étaient ceux pour la résistance aux quinolones.

L'analyse de réseau a montré que les Proteobacteria étaient le groupe le plus interconnecté en termes de transferts de gènes, se reliant à d'autres groupes comme les Firmicutes et les Actinobacteria. En revanche, les Bacteroidetes montraient de faibles fréquences de ces transferts.

#Comprendre les Environnements et Mécanismes

L'étude a aussi souligné que différents environnements jouent un rôle dans la fréquence des transferts. Par exemple, le microbiome humain était la principale source pour les génomes impliqués dans les IPT, suivi des sols et de l'eau. Certains mécanismes de résistance, comme ceux conférant une résistance aux β-lactames, étaient plus souvent trouvés dans des échantillons environnementaux spécifiques, indiquant une association entre les transferts de gènes et différents milieux écologiques.

#Investigation du Contexte Génétique des ARGs

En examinant le contexte génétique de ces ARGs, les chercheurs ont trouvé que certains gènes associés à la formation de paires de conjugaison (MPF) et à la mobilisation de l'ADN étaient liés aux ARGs impliqués dans les IPTs. La présence de ces gènes variait entre les groupes bactériens, indiquant qu'ils pourraient jouer un rôle dans le partage des ARGs.

Les chercheurs ont noté que certains types de relaxases, qui aident au processus de transfert de matériel génétique, étaient souvent trouvés aux côtés de certains ARGs. Cela a suggéré que ces transferts n'étaient pas aléatoires mais organisés, les gènes se déplaçant souvent ensemble dans de plus grandes régions génétiques.

#Informations du Microbiome Humain

Le microbiome humain était trouvé comme une source riche pour les IPTs. Il abritait plein de bactéries avec des ARGs, qui étaient souvent plus similaires entre différentes bactéries dans ce cadre par rapport à celles trouvées dans des environnements extérieurs comme le sol ou l'eau.

Cette info laisse penser que l'utilisation intense d'antibiotiques ces dernières décennies pourrait avoir intensifié ces transferts au sein des bactéries associées aux humains, contribuant à l'augmentation des pathogènes résistants.

#L'Importance de Comprendre les Transferts d'ARGs

Comprendre comment les ARGs se transfèrent entre diverses bactéries est essentiel pour lutter contre la résistance aux antibiotiques. Cette connaissance peut aider à développer des stratégies pour limiter la propagation des gènes résistants et s'assurer que les antibiotiques actuels et futurs restent efficaces.

Cette étude révèle que les transferts inter-phyla d'ARGs sont courants et impliquent de nombreux mécanismes de résistance significatifs. Elle démontre aussi le besoin de stratégies de gestion efficaces pour contrôler ce problème et préserver l'efficacité des antibiotiques.

#Conclusion

Les gènes de résistance aux antibiotiques peuvent bouger entre divers groupes bactériens, rendant crucial de comprendre comment ces transferts se produisent. Cette recherche apporte des connaissances précieuses au réseau complexe de la résistance aux antibiotiques, soulignant l'importance d'examiner à la fois les bactéries impliquées et les environnements qu'elles habitent.

En étudiant systématiquement le transfert des ARGs, ce travail soutient le besoin urgent d'efforts coordonnés pour s'attaquer à la résistance aux antibiotiques, garantissant que des traitements efficaces restent disponibles à l'avenir.