Ces bioingénieurs de l'Université Duke (Caroline du Nord) pensent avoir percé à jour le mécanisme physique qui fait que de fortes doses d'antibiotiques, présentes dans l'environnement naturel bactérien, favorisent la propagation de la résistance aux antibiotiques entre les bactéries. Au cœur de ce processus, des «gènes sauteurs», appelés gènes transposons, qui « vivent à leur gré » dans le génome et portent les instructions génétiques pour la résistance du code source de la cellule aux plasmides qui font la navette entre les cellules. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Ecology & Evolution, semblent désigner une nouvelle cible, insaisissable ? Ces minuscules gènes sauteurs, impliqués dans la montée des antibiorésistances !
« Il existe de nombreuses preuves suggérant que les pathogènes humains acquièrent leur résistance antimicrobienne (RAM) par l’intermédiaire d'autres espèces vivant dans l'environnement naturel, explique l’auteir principal, Lingchong You, professeur de génie biomédical à la Duke. « Intuitivement, il est logique que des niveaux élevés d'antibiotiques dans ces environnements facilitent le saut des gènes de résistance des chromosomes aux plasmides afin qu'ils puissent se propager, mais le mécanisme sous-jacent n'avait jamais été décrypté ».
L'augmentation de la résistance coïncide avec l'augmentation de l'utilisation des antibiotiques.
Alors que les gènes qui confèrent une résistance semblent être relativement nouveaux pour ces agents pathogènes, il est fortement probable que les agents pathogènes humains ont acquis ces gènes de résistance via l'environnement en raison de niveaux ambiants croissants d'antibiotiques. Bien que la cause et l'effet semblent clairs, la recherche n'a jamais pu établir les mécanismes sous-jacents.
Tout part des plasmides, de petits morceaux d'ADN flottants transportent des gènes de résistance entre les cellules. Cependant, plusieurs recherches ont montré que la présence d'antibiotiques n'augmente pas la vitesse à laquelle les plasmides effectuent ces échanges de gènes. Quel peut-être alors le vecteur qui anime cette sélection naturelle ? Les scientifiques invoquent ici un processus de sélection médiée par les antibiotiques sur des « gènes sauteurs », ou « transposons, qui transportent les gènes de résistance des chromosomes de la cellule vers les plasmides.
Le rôle des transposons : des expériences conçues pour mieux comprendre le rôle des transposons, confirment et éclairent la manière dont différents pathogènes acquièrent réellement une résistance d’espèces présentes dans l’environnement : les transposons, de minuscules morceaux d'ADN, sautent constamment à l'intérieur de la base de données génétiques centrale de la cellule puis passent de l'ADN aux plasmides capables de voyager entre les cellules, et vice et versa. Le résultat de ces sauts et de ces voyages sont des chromosomes ou des plasmides qui contiennent de nombreuses copies des mêmes schémas génétiques qui confèrent une résistance démultipliée à différents types d'antibiotiques. Au fur et à mesure que la concentration d’antibiotique augmente, les cellules bactériennes portent des plasmides avec plus de copies des gènes de résistance.
Plus d'antibiotiques, plus de copies de gènes de résistance : les 2 courbes concentration en antibiotique et nombre de copies de gènes de résistance sont presque similaires, écrivent les chercheurs. Et le nombre de copies de transposons sur les plasmides affecte le nombre de protéines de résistance aux antibiotiques que la cellule produit.
Quel seuil de déclenchement ? Selon les chercheurs, les niveaux ou seuils d'antibiotiques nécessaires à déclencher ce processus de sélection et de résistance varient considérablement d’un antimicrobien à l’autre. Mais ils écrivent que « ces niveaux ne sont pas rares dans nos environnements naturels d'aujourd'hui, qui présentent donc la pression nécessaire à inciter les agents pathogènes humains à capter les gènes de résistance présents « .
La prochaine étape sera de reproduire cette « cascade » de résistance dans la vraie vie, dans des environnements réels comme les hôpitaux par exemple, et pas seulement dans une boîte de Pétri.
Source: Nature Ecology & Evolution 28 March, 2022 DOI: 10.1038/s41559-022-01705-2 Intra- And Interpopulation Transposition Of Mobile Genetic Elements Driven By Antibiotic Selection
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