Étudier la résistance bactérienne aux antibiotiques
Les chercheurs étudient comment les bactéries développent une résistance dans les hôpitaux.
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Table des matières
Les antibiotiques sont des médicaments qui aident à lutter contre les infections causées par des bactéries. Cependant, un problème grandissant appelé résistance aux antibiotiques se développe, où les bactéries deviennent suffisamment fortes pour résister à ces médicaments. Ce souci est particulièrement sérieux dans les hôpitaux, où de nombreux patients sont en contact les uns avec les autres, ce qui facilite la propagation des bactéries résistantes.
Quand on utilise des antibiotiques, ça met la pression sur les bactéries pour qu'elles survivent. Cette pression peut entraîner le développement de nouvelles bactéries résistantes. En même temps, l'étroitesse des hôpitaux permet à ces bactéries résistantes d'être facilement transmises d'une personne à l'autre. Malgré ça, toutes les bactéries ne deviennent pas résistantes au même rythme. Certaines évoluent pour devenir résistantes mais ont ensuite du mal à survivre ou à se propager dans des environnements sans antibiotiques.
L'Étude de l'Évolution de la Résistance
Pour comprendre pourquoi certaines bactéries deviennent résistantes alors que d'autres ne le font pas, les chercheurs étudient une bactérie spécifique appelée Enterococcus Faecium. Ce type de bactérie peut développer une résistance à la Daptomycine, un antibiotique utilisé pour traiter des infections graves. Avant que la daptomycine ne soit largement utilisée, la résistance chez E. faecium était rare, mais elle a augmenté avec l'utilisation croissante de ce médicament.
Les chercheurs cherchaient à savoir quels facteurs limitaient la propagation des bactéries résistantes. Leur théorie était que la capacité de ces bactéries résistantes à redevenir Sensibles quand il n’y a pas d'antibiotiques joue un rôle important dans leur propagation dans les hôpitaux.
Comment la Résistance se Développe
Quand une population de bactéries pouvant être traitées par des antibiotiques rencontre ces médicaments, certaines bactéries peuvent s'adapter et devenir résistantes. Après qu'un patient ait été traité avec des antibiotiques, les bactéries résistantes doivent continuer à se propager pour survivre. Plusieurs scénarios peuvent se produire :
Perte de Résistance : Certaines bactéries pourraient cesser d'être résistantes soit en revenant à leur état d'origine soit en développant de nouvelles mutations qui annulent la résistance. Ça rendrait moins probable la transmission des bactéries résistantes.
Mutations Compensatoires : Dans certains cas, les bactéries peuvent rester résistantes tout en trouvant des moyens de réduire les effets négatifs liés à la résistance.
Résistance à Coût de Fitness Faible : Certaines mutations conduisant à la résistance n'impactent pas négativement la capacité des bactéries à se développer et à se propager. Si ces mutations sont plus courantes, ça peut permettre aux bactéries résistantes de se propager plus facilement.
Les chercheurs pensent que quand ils voient des bactéries résistantes se propager dans les hôpitaux, c'est souvent à cause de ces types de résistance à moindre coût ou des bactéries qui s'adaptent de manière à être moins susceptibles de redevenir sensibles.
Le Processus de Recherche
Pour tester leur théorie, les chercheurs ont examiné différents groupes de bactéries E. faecium résistantes à la daptomycine. Ils se sont concentrés sur deux types : celles qui ont développé la résistance après traitement (de novo) et celles qui étaient déjà résistantes lorsqu'elles ont été identifiées pour la première fois (potentiellement transmises).
Ils ont collecté des échantillons de patients et ont examiné comment ces bactéries se comportaient en laboratoire sans antibiotiques. Cela a impliqué de cultiver les bactéries et d'observer comment leur résistance changeait au fil du temps.
Résultats Clés
Niveaux de Résistance : Les bactéries résistantes qui avaient développé la résistance après traitement avaient tendance à redevenir sensibles plus rapidement que les bactéries résistantes transmises.
Schémas d'Évolution : Au laboratoire, quand ils cultivaient les bactéries du groupe de novo, ils trouvaient souvent des changements génétiques similaires sur différents échantillons. Cela indiquait un schéma d'évolution en réponse aux conditions présentes. En revanche, les bactéries résistantes transmises ne montraient pas les mêmes schémas constants.
Changements Génétiques : Beaucoup des changements génétiques observés en laboratoire étaient disruptifs, c'est-à-dire qu'ils altéraient les bactéries de manière significative. C’était particulièrement vrai pour le groupe de novo.
Comparaison de la Forme : Les chercheurs ont mesuré comment les bactéries se développaient en laboratoire. Les deux groupes ont montré une amélioration dans leur capacité à croître par rapport à leurs formes antérieures, mais le groupe de novo avait une tendance plus claire à perdre leur résistance.
Résistants
Comparaison des GroupesLa recherche a montré que les bactéries résistantes à la daptomycine qui ont développé une nouvelle résistance après traitement (de novo) se comportaient différemment par rapport à celles qui étaient résistantes depuis le départ (potentiellement transmises).
Les bactéries qui ont développé une résistance après traitement redevenaient souvent plus facilement sensibles. Ça suggère que leur résistance initiale avait un plus grand poids sur leur capacité à survivre quand les antibiotiques n'étaient pas présents.
En revanche, celles déjà résistantes ne montraient pas cette tendance. Elles demeuraient résistantes, mais il y avait des différences subtiles dans leur capacité à croître dans des conditions sans antibiotiques.
Implications des Résultats
Ces résultats ont des implications importantes. Ils suggèrent que la capacité des bactéries à redevenir sensibles pourrait aider à contrôler la propagation de la résistance aux antibiotiques dans les hôpitaux.
Les chercheurs ont aussi souligné qu'il est crucial de comprendre comment les bactéries évoluent pour mieux gérer le traitement de ces infections. Si certaines mutations qui mènent à la résistance sont moins stables, il pourrait être possible de réduire la propagation de la résistance grâce à une utilisation soigneuse des antibiotiques.
Conclusion
La résistance aux antibiotiques est un défi pressant dans le secteur de la santé, en particulier dans les hôpitaux où les infections peuvent se propager rapidement. L'étude s'est concentrée sur E. faecium et sa capacité à développer une résistance puis à redevenir sensible dans des environnements sans antibiotiques.
La recherche a montré des différences importantes entre les bactéries qui ont développé une résistance lors du traitement et celles qui étaient déjà résistantes. Comprendre ces schémas et mécanismes peut être crucial pour faire face au problème persistant de la résistance aux antibiotiques dans le secteur de la santé. En utilisant ces connaissances, les professionnels de santé peuvent mieux élaborer des stratégies pour lutter contre les infections bactériennes résistantes et protéger la santé des patients.
Titre: Reversion to sensitivity explains limited transmission of resistance in a hospital pathogen
Résumé: 1Bacterial pathogens that are successful in hospital environments must survive times of intense antibiotic exposure and times of no antibiotic exposure. When these organisms are closely associated with human hosts, they must also transmit from one patient to another for the resistance to spread. The resulting evolutionary dynamics have, in some settings, led to rising levels of resistance in hospitals. Here, we focus on an important but understudied aspect of this dynamic: the loss of resistance when the resistant organisms evolve in environments where the antibiotic pressure is removed. Based on prior data, we hypothesize that resistance arising in the context of strong selection may carry a high cost and revert to sensitivity quickly once the selective pressure is removed. Conversely, resistant isolates that persist through times of no antibiotic pressure should carry a lower cost and revert less quickly. To test this hypothesis, we utilize a genetically diverse set of patient-derived, daptomycin-resistant Enterococcus faecium isolates that include cases of both de novo emergence of resistance within patients and putatively transmitted resistance. Both of these sets of strains have survived periods of antibiotic exposure, but only putatively transmitted resistant strains have survived extended periods without antibiotic exposure. These strains were then allowed to evolve in antibiotic free laboratory conditions. We find that putatively transmitted resistant strains tended to have lower level resistance but that evolution in antibiotic-free conditions resulted in minimal loss of resistance. In contrast, resistance that arose de novo within patients was higher level but exhibited greater declines in resistance in vitro. Sequencing of the experimentally evolved isolates revealed that reversal of high level resistance resulted from evolutionary pathways that were frequently genetically associated with the unique resistance mutations of that strain. Thus, the rapid reversal of high-level resistance was associated with accessible evolutionary pathways where an increase in fitness is associated with decreased resistance. We describe how this rapid loss of resistance may limit the spread of resistance within the hospital and shape the diversity of resistance phenotypes across patients.
Auteurs: Robert J Woods, K. Tracy, J. McKaig, C. L. Kinnear, J. Millar, A. King, A. F. Read
Dernière mise à jour: 2024-06-03 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.03.597162
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.03.597162.full.pdf
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