Les origines de la résistance antimicrobienne et ses répercussions

Microbes

Les microbes sont des organismes très petits qu'on ne peut voir qu'avec un microscope. Ils comprennent les bactéries et organismes apparentés, les virus et certains types de champignons. Les microbes vivent dans presque tous les milieux, notamment le sol et l'eau, et également à la surface des organismes de plus grande taille et à l'intérieur de leurs systèmes digestif et respiratoire. Malgré leur petite taille, ils peuvent être présents en grand nombre; par exemple, chez l'humain adulte en santé, on trouve en moyenne 10 bactéries par cellulei. La plupart des microbes sont inoffensifs, et beaucoup d'entre eux sont même bénéfiques pour leur hôte. Certains contribuent à la digestion et à l'absorption des éléments nutritifs, et même ceux qui ne semblent pas avoir d'effets bénéfiques particuliers permettent de diminuer les populations d'espèces néfastes en raison de leur grand nombre.

Agents pathogènes et médicaments antimicrobiens

Quelques-uns de ces organismes sont effectivement pathogènes (causent des maladies), et bien que les animaux soient protégés par un système immunitaire, il peut arriver que celui-ci soit dépassé ou submergé par les microbes. C'est alors qu'il est utile d'avoir recours aux médicaments antimicrobiens pour combattre ceux-ci et rétablir la santé de l'animal (ou de la personne). Cependant, à terme, l'espèce ou la sous-espèce microbienne peut acquérir la capacité de résister à un antibiotique auquel elle était sensible. C'est ce qu'on appelle la résistance aux antimicrobiens (RAM), qui est illustrée à la Figure 1. On constate une augmentation de la prévalence des formes de RAM, et également de la vitesse à laquelle ces résistances propagent entre animaux, humains et dans l'environnement localement, nationalement et à l'échelle mondiale, ce qui réduit énormément l'utilité de ces médicaments tant en médecine vétérinaire qu'humaine.

Deux bactéries Klebsiella pneumoniae résistantes aux carbapénèmes (en jaune) et un leucocyte humain (en vert).

Figure 1. Deux bactéries Klebsiella pneumoniae résistantes aux carbapénèmes (en jaune) et un leucocyte humain (en vert).

Photo - National Institute of Allergy and Infectious Diseases [micrographie électronique à balayage colorée numériquement]

Résistance naturelle aux antimicrobiens

Le microbiologiste de renom Tim McAllister, PhD (Agriculture et Agroalimentaire Canada, Lethbridge) a récemment présenté un exposé exhaustif sur l'origine et la résistance aux antimicrobiens et ses répercussionsii. Il expliquait que pendant des millions d'années avant l'apparition d'organismes plus complexes, les espèces microbiennes étaient en guerre les unes contre les autres pour se disputer l'accès aux ressources et à l'espace. Pendant cette interminable course aux armements, elles produisaient divers composés toxiques pour leurs compétiteurs. Parmi ces produits antimicrobiens, ceux qui ont connu le plus grand succès tuaient presque tous les membres de l'espèce concurrente. Cependant, dans certains cas, quelques individus privilégiés étaient dotés d'une capacité inhérente (résultant de mutations génétiques aléatoires) à résister à la toxine et à y survivre. Ce sont donc eux qui se reproduisaient et qui transmettaient leurs gènes de résistance à leurs descendants. Ce processus de sélection menait donc à l'apparition d'une population résistante contre laquelle la toxine n'avait plus aucun effet. L'introduction de tout composé antimicrobien dans une population bactérienne aboutit essentiellement à une sélection en faveur des individus qui y sont résistants.

Résistance aux médicaments antimicrobiens

Les médicaments antimicrobiens en usage aujourd'hui (tels que la pénicilline et l'érythromycine) étaient déjà présents parmi les composés qui existaient dans le milieu naturel. Ceux que nous utilisons en agriculture et en santé humaine sont soit des produits antimicrobiens d'origine naturelle qui ont été purifiés, soit des versions synthétiques de ces mêmes composés, soit des composés artificiels fabriqués et très semblables aux antimicrobiens naturels. Ce qui signifie que même avant l'avènement d'un «nouveau» médicament antimicrobien, il est probable qu'au moins quelques bactéries, quelque part, auront déjà des gènes de résistance qui les protégeront au moins partiellement de ce produit. Comme exemple de résistance préexistante, on peut citer les bactéries prélevées dans une caverne du Nouveau-Mexique où elles étaient isolées du reste du monde depuis quatre millions d'annéesiii. Parmi ces bactéries, on a découvert plusieurs souches résistantes à 14 des antibiotiques actuellement utilisés tels que l'érythromycine, le triméthoprime et la streptomycine. Cette découverte remarquable montre sans l'ombre d'un doute que la résistance à de nombreux antibiotiques à usage médical ou vétérinaire existait déjà dans les populations microbiennes longtemps avant que les humains commencent à se servir de ces produits.

Les scientifiques ont constitué une bibliothèque de facteurs génétiques de résistance découverts chez des bactéries prélevées à différents endroits. Actuellement, cette base de données contient 3111 éléments distincts, ce qui montre bien qu'il existe une vaste gamme de gènes de résistance dispersés dans le monde entier et chez diverses espèces et souches bactériennes. McAllister souligne que presque toutes les formes de résistance qu'on observe aujourd'hui résultent de la sélection et du transfert de gènes préexistants. Il ajoute que les nouvelles mutations spontanées faisant apparaître une résistance sont des évènements relativement rares dans le milieu naturel, mais qu'on peut en accroître la fréquence en laboratoire.

Comment la résistance aux antibiotiques se propage-t-elle?

Les bactéries mettent facilement en commun leurs facteurs génétiques associés à la RAM. Il existe plusieurs modes de transmission de la résistance entre les individus, même en l'absence de toute pression exercée par un médicament antimicrobien. Ainsi les individus adjacents échangent activement leurs gènes de résistance au cours de leur comportement «social» normal. Comme plusieurs gènes de résistance peuvent être voisins sur la chaîne d'ADN, un même transfert peut mener à la transmission d'une résistance à plusieurs médicaments antimicrobiens simultanément. De plus, ce mode de transmission peut se produire entre des espèces bactériennes différentes.

La transmission de gènes de résistance peut se faire par l'intermédiaire des microbes qui vivent dans le sol ou l'eau. Un facteur de résistance à un antibiotique passe successivement d'une population microbienne à une autre qui lui est adjacente et ce, sur de grandes distances, et il peut apparaître chez des bactéries situées très loin et qui n'ont jamais été exposées à ce produit. Ces voies de transmission expliquent la présence de bactéries résistantes dans des élevages de bovins où aucun antibiotique n'a jamais été utilisé (voir Figure 2). Au cours de la présente étude, dans des échantillons fécaux de bovins élevés par des méthodes «naturelles» (sans antibiotiques), on a trouvé une forte prévalence de bactéries résistantes à la tétracycline et aux MLS1.

Prévalence de par classe de résistance aux antimicrobiens dans les exploitations "naturelles" et conventionnelles

Figure 2. Prévalence de par classe de réstitance aux antimicrobiens dans le exploitations « naturelles » et conventionnelles (1)iv.

1MLS = macrolides, lincosamides, streptogramines

Texte de la figure 2

La multiplication des déplacements de personnes par avion d'un bout à l'autre du monde a eu pour effet d'accélérer le transfert des gènes de résistance entre les continents. La distance géographique n'est plus un obstacle aussi efficace à leur apparition dans des endroits très éloignés, comme le montre la Figure 3. La bactérie Klebsiella pneumoniae est pathogène et cause la pneumonie chez l'humain. Les carbapénèmes sont des antibiotiques dont on se sert généralement pour des traitements contre les bactéries multirésistantes. En 2000, dans un hôpital de Caroline du Nord, on a découvert chez K. pneumoniae le gène KPC qui confère une résistance aux carbapénèmes. En 2005, il s'était propagé à trois autres continents. La Figure 3 montre aussi les déplacements d'un autre gène de résistance aux carbapénèmes (NDM) qu'on avait signalé pour la première fois en Suède, dont on a retrouvé l'origine en Inde et qui s'est propagé jusqu'en Amérique du Nord.

Carte du monde montrant l'Amérique du Nord, l'Afrique, l'Europe et une partie de l'Asie. Des lignes rouges représentent les vols allant d'Israël et de New Dehli à d'autres endroits du monde.

Figure 3. Propagation de gènes de résistance aux antibiotiques à l'échelle mondiale.

Source : Nature News

Résumé et répercussions

Bon ombre des médicaments antimicrobiens qui ont été mis au point sont utilisés en médecine vétérinaire et humaine. Les gènes de résistance, qui peuvent rendre certains antibiotiques inefficaces, sont présents dans les bactéries qui vivent chez les animaux d'élevage, chez les humains et partout ailleurs. Ces gènes peuvent être facilement transférés entre les bactéries d'une même espèce ou d'espèces différentes, ce qui mène à l'apparition rapide de populations bactériennes insensibles aux traitements médicamenteux. Cela entraîne de graves conséquences pour la production animale autant que pour la santé humaine.

Les gènes de résistance, portés par de nombreuses espèces bactériennes, peuvent traverser les écosystèmes. Cela inclut un mouvement bidirectionnel entre les élevages et les communautés humaines. Les voyages par avion leur permettent aussi de parcourir de très grandes distances. La conception de stratégies de lutte contre la résistance aux antimicrobiens devra tenir compte des aspects complexes de son occurrence, de son amplification et de sa propagation. Il est impossible d'arrêter l'apparition de la résistance aux antimicrobiens, mais on peut la retarder au moyen d'une stratégie réservant l'utilisation d'antibiotiques spécifiques pour le traitement de maladies graves.

Autres lectures

Références

iAmerican Society for Microbiology. « Humans Have Ten Times More Bacteria Than Human Cells: How Do Microbial Communities Affect Human Health? » ScienceDaily. ScienceDaily, 5 June 2008.

iiMcAllister, T. Dec. 2015. Overview of AMU, AMR and Alternative Research and emerging priorities. Beef Value Chain Workshop. Calgary AB.

iiiBhullar, K. et al. (2012) Antibiotic Resistance Is Prevalent in an Isolated Cave Microbiome. PLoS ONE 7(4): e34953. doi:10.1371/journal.pone.0034953

ivMcAllister - Morley Laboratory, Centre de recherches de Lethbridge, Agriculture et Agroalimentaire Canada.


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