Les ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont découvert un lien clé entre la propagation des gènes de résistance aux antibiotiques et l’évolution de la résistance à de nouveaux médicaments chez certains agents pathogènes.
La recherche montre que les bactéries exposées à des niveaux plus élevés d’antibiotiques hébergent souvent plusieurs copies identiques de gènes protecteurs de résistance aux antibiotiques. Ces gènes de résistance dupliqués sont souvent liés à des « gènes sauteurs » appelés transposons qui peuvent se déplacer d’une souche à l’autre. Non seulement cela fournit un mécanisme de propagation de la résistance, mais le fait d’avoir plusieurs copies d’un gène de résistance peut également fournir un moyen d’évolution pour générer une résistance à de nouveaux types de médicaments.
Les résultats sont parus le 16 février dans la revue Communications naturelles.
Des travaux antérieurs du laboratoire Lingchong You ont montré que 25 % des bactéries pathogènes sont capables de propager la résistance aux antibiotiques par transfert horizontal de gènes. Ils ont également montré que la présence d’antibiotiques n’accélère pas le taux de transfert horizontal de gènes ; il doit donc se produire autre chose qui pousse les gènes à se propager.
“Les bactéries évoluent constamment sous de nombreuses pressions, et la duplication élevée de certains gènes est comme une empreinte digitale laissée sur la scène du crime qui nous permet de voir quels types de fonctions évoluent très rapidement”, a déclaré Rohan Maddamsetti, chercheur postdoctoral travaillant au laboratoire. de Lingchong You, professeur émérite James L. Meriam de génie biomédical à Duke.
“Nous avons émis l’hypothèse que les bactéries attaquées par les antibiotiques auraient souvent plusieurs copies de gènes de résistance protectrice, mais jusqu’à récemment, nous n’avions pas la technologie nécessaire pour trouver la preuve irréfutable.”
La technologie traditionnelle de lecture de l’ADN copie de courts extraits de gènes et les compte, ce qui rend difficile de déterminer si un nombre élevé de séquences spécifiques se trouvent réellement dans l’échantillon ou si elles sont artificiellement amplifiées par le processus de lecture. Toutefois, au cours des cinq dernières années, le séquençage complet du génome à l’aide de la technologie à lecture longue est devenu plus courant, permettant aux chercheurs de détecter des niveaux élevés de répétition génétique.
Dans l’étude, Maddamsetti et ses coauteurs ont compté les répétitions des gènes de résistance présents dans des échantillons d’agents pathogènes bactériens prélevés dans divers environnements. Ils ont découvert que ceux vivant dans des endroits avec des niveaux plus élevés d’utilisation d’antibiotiques – ; les humains et le bétail – ; sont enrichis de multiples copies identiques de gènes de résistance aux antibiotiques, alors que de telles duplications sont rares chez les bactéries vivant dans les plantes, les animaux, le sol et l’eau sauvages.
La plupart des bactéries contiennent des gènes fondamentaux de résistance aux antibiotiques, mais nous avons rarement vu leur duplication dans la nature. En revanche, nous avons constaté de nombreuses duplications chez les humains et le bétail, où nous les martelons probablement avec des antibiotiques. »
Lingchong You, professeur distingué James L. Meriam de génie biomédical à l’Université Duke
Les chercheurs ont également découvert que les niveaux de duplication de la résistance étaient encore plus élevés dans les échantillons prélevés sur des ensembles de données cliniques dans lesquels les patients prenaient probablement des antibiotiques. C’est un point important, disent-ils, car l’augmentation de la copie des gènes de résistance aux antibiotiques augmente également la probabilité que les bactéries développent une résistance à de nouveaux types de traitements.
“Créer constamment des copies de gènes de résistance à la pénicilline, par exemple, pourrait être la première étape vers la capacité de décomposer un nouveau type de médicament”, a déclaré Maddamsetti. “Cela donne à l’évolution plus de lancers de dés pour trouver une mutation spéciale.”
“Tout le monde reconnaît qu’il existe une crise croissante de la résistance aux antibiotiques, et la réaction instinctive consiste à développer de nouveaux antibiotiques”, a ajouté You. “Mais ce que nous constatons à maintes reprises, c’est que si nous parvenons à trouver un moyen d’utiliser les antibiotiques de manière plus efficace et efficiente, nous pouvons potentiellement résoudre cette crise de manière beaucoup plus efficace que simplement développer de nouveaux médicaments.”
“La majorité des antibiotiques utilisés aux États-Unis ne sont pas utilisés sur les patients, mais dans l’agriculture”, a ajouté You. “Il s’agit donc d’un message particulièrement important pour l’industrie de l’élevage, qui est l’une des principales raisons pour lesquelles la résistance aux antibiotiques est toujours présente et devient de plus en plus grave.”
Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (R01AI125604, R01GM098642, R01EB031869).
Source:
Référence du journal :
Maddamsetti, R., et coll. (2024). Les gènes de résistance aux antibiotiques dupliqués révèlent une sélection continue et un transfert horizontal de gènes chez les bactéries. Communications naturelles. est ce que je.org/10.1038/s41467-024-45638-9.
2024-02-23 15:58:00
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