Le séquençage ADN en lutte contre les bactéries résistantes

Les bactéries résistantes aux antibiotiques se développent massivement, mettant en péril nos capacités à soigner les infections. La start-up EpiBiome propose une alternative aux antibiotiques, basée sur l’usage de virus bactériophages.

Au cours des 10 dernières années, le développement de bactéries résistantes est passée du stade de simple source d’inquiétude à celui de crise mondiale. En effet, en 2050, les bactéries résistantes aux antibiotiques devraient faire plus de victimes que le cancer.  Selon le U.S. Center for Disease Control and Prevention, chaque année, ce sont d’ailleurs 2 millions d’Américains qui développent des infections sur lesquelles les antibiotiques n’ont pas d’effets et environ 23 000 qui décèderaient directement des suites d’une infection liée à une bactérie résistante aux antibiotiques. La période « post antibiotiques » semble enclenchée si bien que le gouvernement américain lui même a lancé un plan d’actions sur 5 ans pour combattre la résistance des bactéries aux antibiotiques main dans la main avec la FDA and le National Institute of Health.

« Nous deviendrons de plus en plus outillés pour faire face au cancer mais ne deviendront de moins en moins aptes à lutter contre les infections. À titre d’exemple, l’an passé, nous avons perdu l’un de nos antibiotiques les plus précieux, notre dernière ligne de défense face à la terrible infection Escherichia coli (E. coli) alors même que nos plus éminents experts pensaient que la bactérie ne pourrait jamais devenir résistante à l’antibiotique », explique Nick Conley, co-fondateur et CEO de la start-up EpiBiome, rencontré à l’occasion de l’édition 2016 de South by South West (SXSW). Face à l’urgence de la situation, des alternatives aux antibiotiques émergent. Et EpiBiome surfe justement sur la vague

The rise and fall of the antibiotic age https://t.co/mqJX0IhMjw via @physorg_com

— EpiBiome (@EpiBiome) April 24, 2016

Des virus bactériophages …

Au lieu d’avoir recours aux antibiotiques, la start-up californienne fait usage de virus bactériophages, appelés aussi phages, qui se trouvent être des ennemis naturels des bactéries. « Littéralement, nous tuons les bactéries problématiques en leur injectant une dose létale, laissant le reste de la communauté bactérienne intacte. Notre premier produit ciblera d’abord les infections du pis de la vache dans les élevages laitiers. C’est à l’heure actuelle, la raison numéro 1 pour laquelle on vaccine les vaches et cette infection coûte à la filière environ 35 milliards de dollars chaque année », avance Nick Conley. Outre l’agriculture, cette solution pourrait d’ailleurs être applicable à bien d’autre domaines incluant l’analyse des eaux, la sécurité alimentaire et bien sûr la santé humaine.

Plus concrètement, EpiBiome a développé une plateforme de séquençage ADN nouvelle génération qui permet d’identifier les bactéries responsables des infections. Une fois repérées, celles-ci sont mises en culture et leur génome est entièrement séquencé. En parallèle, EpiBiome s’occupe de collecter des phages issus de l’environnement extérieur dont elle séquence le génome. Les bactéries repérées dans un premier temps sont ensuite placées en co-culture avec les virus bactériophages, ce qui rend possible alors l’identification des phages les plus performants, autrement dit ceux capables de tuer les bactéries. Une fois isolés, les phages sont à nouveau mélangés au sein de différents cocktails de bactéries avant d’être injectés et testés dans l’organisme d’un animal atteint d’une maladie.

...Couplés au séquençage ADN nouvelle génération

L’usage de bactériophages en tant qu’alternative aux antibiotiques ne date d’ailleurs pas d’hier. L’immunologue polonas Andrzej Gorski a notamment retracé en une frise chronologique l’intérêt historique de la communauté scientifique pour les phages. En 1896, Ernest Hanbury Hankin, bactériologue anglais, observait déjà le succès de l’action des phages présents dans les eaux du Gange face au microbe du cholera.

Aujourd’hui, EpiBiome mis à profit les avancées scientifiques dans le domaine pour bâtir cette plateforme de séquençage innovante : « Nous tirons profit des technologies modernes d’automatisation et des pratiques de séquençage ADN nouvelle génération, qui deviennent d’ailleurs de moins en moins coûteuses, pour mieux comprendre les bactéries et identifier les meilleurs agents afin de les combattre », explique Aaron Hammack, co-fondateur et Chief Operations Officer d’EpiBiome.

D’ailleurs, EpiBiome est passée par différents accélérateurs dont celui d’Illumina, une entreprise californienne de biotechnologie, ayant mis au point une technique nouvelle génération de séquençage ADN, et celui de l’entreprise pharmaceutique Johnson & Johnson. « Ce sont deux organisations sans qui nous ne serions pas là aujourd’hui. Elles ont indéniablement contribué à accélérer notre croissance. En passant par l’intermédiaire d’un incubateur, elles prennent d’une certaine manière moins de risque à s’engager avec nous. Quant à nous, c’est une manière de tirer profit des ressources qu’elles peuvent nous fournir et de recevoir les feedbacks qui font véritablement avancer », détaille Aaron Hammack.

Bactéries résistantes aux antibiotiques, fléau du 21e siècle ?

Comment expliquer le développement des bactéries résistantes ? « Beaucoup d’organisations comme l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) et la Food and Drug Administation (FDA) aux États-Unis diffusent largement aujourd’hui des recommandations sur le recours aux antibiotiques pour la santé humaine, qui doit être parcimonieuse. Rappelons que pour 30 millions de pounds d’antibiotiques produits aux Etats-Unis chaque année, 24 millions sont destinés aux animaux. Nous faisons aujourd’hui les frais du recours massif aux antibiotiques dans les élevages, ce qui est pratiqué largement dans les pays émergents aujourd’hui, et de l’abus de prescriptions d’antibiotiques », explique Aaron Hammack. Or plus le volume d’antibiotiques utilisé grossit, plus les chances de créer des populations bactériennes résistantes aux antibiotiques se multiplient.

Pour l’heure, EpiBiome concentre son action sur les populations animales. L’équipe, qui compte d’ailleurs entre autres 6 doctorants et un vétérinaire, a déjà démontré l’efficacité de son traitement sur des souris. Le mois prochain, elle conduira des tests sur un troupeau constitué de 24 vaches.

Mais son ambition ne s’arrête pas là. La start-up a récemment levé 6 millions de dollars, juste après avoir reçu une bourse de 100 000 dollars de la part de la Bill & Melinda Gates Foundation. Elle initie en ce moment même un service d’étude de profils bactériens, ce qui permettrait d’analyser les proportions de bactéries dans un échantillon. « Imaginons que vous vous prépariez à courir un marathon. Établir votre profil bactérien pourrait vous permettre de monitorer votre état de santé avec précision. En somme, nous construisons des indicateurs qui expriment ce que veut véritablement dire ‘être en bonne santé », commente Aaron Hammack.