Le monde bactérien 2.0 Vincent Dedet - AUZALIDE SANTÉ ANIMALE Claude Petit - ENVT
Qui a un problème ? Les bactéries ? Elles ont un passé de 3,5 milliards d’années Sont en compétition pour les nutriments dans TOUTES les niches Il y a des bactéries dans les nuages, dans la profondeur du manteau terrestre, en milieu totalement dépourvu d’O2, à pH0, etc. Elles utilisent à la fois des “armes” et des “signaux” Les antibiotiques sont fabriqués par les bactéries et celles qui les fabriquent savent se prémunir de leurs effets… Elles passent leur temps à se reproduire o Temps de doublement : E. coli : 20’ – C. perfringens : 5’
Plus de 3 MM années d’évolution Eucaryotes Eubactéries
Archées
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440604/pdf/fcimb-02-00119.pdf
Les Eucaryotes sont les derniers venus
Choanoflagellés Vertébrés
http://www.pnas.org/content/110/9/3229.full.pdf+html
Transferts horizontaux de gènes Sans compter les virus !
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440604/pdf/fcimb-02-00119.pdf
Origine génétique de l’Homme
http://www.pnas.org/content/110/9/3229.full.pdf+html
Connaissez-vous E. coli ?
BIEN ENTENDU! (répondriez-vous) E. coli est la principale bactérie anaérobie facultative du tractus gastrointestinal chez les mammifères (103 à 108 /g fèces)
E. coli = le mieux connu des microorganismes?
E. coli « K12 »: l’outil le plus répandu en biol. mol. (1997: génome complet - 4.64 106 pb ; 4 286 gènes identifiés) Toutefois, l’espèce E. coli n’est pas homogène (mieux vaudrait dire qu’elle est hautement hétérogène) Il existe des souches pathogènes et des souches commensales.
Deux fonds génétiques principaux : FOND COMMUN et FOND DÉRIVÉ
IL EXISTE plus de 700 SEROTYPES de E.coli… - Antigène somatique O : complexe LPS de la membrane externe- 173 sérotypes
Antigène capsulaire K: polyosides acides Supports d’adhésines (spécificité) 103 sérotypes
Antigène flagellaire H- flagelline : Gène fliC- nomenclature H (sérologie) ou F (génet) Ex: F8 correspond à H8 - 56 sérotypes
Exemples de sérotypes majeurs K88, K99 O8, O9- Diarrhées, Porc O78K80- Septicémies, Volailles O157H7 Bovins,(Porc), Homme- diarrhées, syndrome hémolytique-urémique (HUS).
http://www.ecl-lab.com/en/ecoli/virulence.asp
Des éléments génétiques mobiles
Facteurs de virulence Adhésines Toxines… Souches commensales Souches entéropathogènes Souches uropathogènes +/- septicémiques +/- spécifiques d‘espèce
Des souches entéropathogènes variéés (EPEC)
EPEC (Enteropathogenic E. coli) EHEC (Enterohemorragic E. coli)
ETEC (Enterotoxigenic E. coli) EAEC (Enteroaggregative E. coli) EIEC (Enteroinvasive E. coli) DAEC (Diffusely adherent E. coli)
Des souches pathogènes du tractus extra-intestinal (ExPEC) Cause principale des infections urinaires UPEC (Uropathogenic E. coli) MNEC (Meningitis associated E. coli) 3 à 8 h PI
12 à 24 h PI 8 à 20 h PI
Les transmissions interspécifiques sont rapides
Ce n’est qu’un des multiples exemples décrits…
Des coliformes résistants se retrouvent dans les viandes Fréquence %
Allemagne, 2012. Les multirésistants se retrouvent dans les points vente plus que dans les abattoirs : contaminations d’origine humaine (manuportées, post-abattage)…
…mais rôle probable des antibiotiques vétérinaires dans la prévalence des béta lactamases à spectre étendu.
BétaLactamases à Spectre Etendu (BLSE)
Images « en bouchon de champagne ». http://www.ands.dz/aarn/ANTIBIOGRAMME
Flore commensale Plusieurs flores commensales sur un humain 1014 dans le côlon 1012 sur la peau 1010 dans l’oropharynx Le corps humain contient 1013 cellules eucaryotes Et de 1013 à 1018 cellules bactériennes Le génome bactérien d’un individu contient 100 x + de gènes que son propre génome oLe génome bactérien est notre second génome : 99 % de l’information génétique que nous comportons est bactérienne ! (sans compter les virus) 36 % des petites molécules dans le sang humain proviennent du microbiote (www.sciencemag.org/content/336/6086/1209.summary)
Les gènes de résistance se concentrent dans notre environnement Sols agricoles archivés (congelés) depuis 1940 Augmentation de la quantité de gènes de résistance vis-à-vis de TOUTES les classes antibiotiques Lié à l’activité humaine et à l’épandage
Environ Sci Technol., 2010, vol. 44, n° 2, p.580-587.
Flux de gènes : importance pour le résistome Réservoirs environnementaux de bactéries
Environnement immédiat/aliments
Flore commensale
Souches pathogènes
Des signaux vers l’organisme Signaux impliqués dans l’homéostasie Signaux qui ne le sont pas
NB : signaux impliqués dans le développement post-natal (peu étudié hors obésité) Animaux = écosystèmes hôte-microbes
Les virus Il y a 10 fois plus de virus que de bactéries sur la planète 1012/ml dans l’océan (http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00705-013-1679-6/fulltext.html) Estimation 2013 : 330 000 espèces de virus de mammifères restent à découvrir (http://mbio.asm.org/content/4/5/e00598-13.full.pdf+htm) Virus géants découverts en 1980, mais étudiés depuis 2005 : Ordre des Megavirales Génome = 1 à 1,2 M nt Il existe des virus de virus ! Des virus comportent des gènes d’eucaryotes (et vice-versa)
Le génie bactérien Passent leur temps à manger, et se multiplier, en échangeant des gènes En cas de disette ou d’agression, elles fabriquent un biofilm Elles y sont résistantes à une dose 1 000 fois plus élevée d’antibiotiques Elles sont capables de pousser à la surface d’une solution désinfectante (erreur de dilution) Elles peuvent former un biofilm à l’intérieur des cellules qu’elles “parasitent” (infections urinaires)
L’exemple de la résistance aux fluoroquinolones Fluoroquinolones : molécules synthétiques N’existent pas dans la nature Les déterminants génétiques de résistance ne peuvent pré-exister dans le résistome oIls ne pouvaient donc faire l’objet d’une transmission horizontale aux germes pathogènes Premiers mécanismes de résistance provenaient de mutations dans les gènes des cibles des FQ o Les mutations dans les gènes gyrA (Gram -) ou parC (Gram +) restent le mécanisme dominant de la résistance chez l’Homme
http://www.frontiersin.org/Journal/DownloadFile.ashx?pdf=1&FileId=1400&articleId=8550&Version= 1&ContentTypeId=21&FileName=fmicb-02-00022.pdf
L’exemple de la résistance aux fluoroquinolones MAIS rapidement, les FQ sont le principal substrat des pompes à efflux, présentes chez TOUTES les bactéries. Protéines “à faire le vide” : le “rein” des procaryotes Exprimées à bas niveau, gène chromosomique (peu échangeable), elles ont plusieurs substrats (donc multirésistance) Sélection par les FQ : mutation dans le système de régulation = surexpression = légère augmentation de la CMI Passage sur plasmide : transférable et sommation de la résistance
Pression de sélection
Toute utilisation d’antibiotique favorise la sélection et l’émergence de résistance
En médecine vétérinaire ? E. coli, mais aussi les SARM
Isolation and Characterization of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus from Pork Farms and Visiting Veterinary Students Timothy S. Frana, Aleigh R. Beahm, Blake M. Hanson, Joann M. Kinyon, Lori L. Layman, Locke A. Karriker, Alejandro Ramirez, Tara C. Smith
Hotspots d’échanges de gènes AQUA CULTURE
MerLacs
Natation Eau potable
Eau Potable Effuents élevage Epandage Equarissage
Aliment Animal
Cadavre
Rebuts
Rivières Industrie Désinfectants Usage ménager
SOL Engrais Faune Sauvage Insectes
Légumes Céréales, Fruits
Porc Mout on
Bovin ANIMAUX de rente Volaille
Veaux
Abattoirs
Transformati on
Viande Lait Oeufs
Autres
ANIMAL de Compagnie Source : P. Sanders, Anses
Contact
Préparation Aliment
Effuents Boue HOMME
Commauté -Urbaine -Rurale
HOPITAL
Maison de retraite
En quelques mots L'antibiorésistance est un problème global d'écologie microbienne Les gènes de résistance sont des contaminants environnementaux Ils sont déjà présents dans la flore commensale de la quasi-totalité des animaux (lots d’animaux) d’élevage Rien ne les empêche de passer à la flore commensale humaine, et de là…
Evolution : du monde bactérien donc de notre abord des infections ! Des paillasses de Pasteur à la génomique : Passage de la culture à la génomique oIdentification des flores (microbiotes) : 600 à 1000 espèces dans un TD, à 70 % des espèces non cultivables Un séquençage produit 108 données oData déluge, défaut de représentativité, d’interprétation oSentiment d’abîme plus inquiétant que l’ignorance ! oFlux de gènes : tout est dans tout ou bien y a-t-il des niveaux d’importance/d’impact ? En cours ! Des outils pour suivre plus efficacement et rapidement les effets des AB ? En cours et visible en “live”, mais au stade de la recherche Antibiogramme et PCR Reste l’outil du praticien PCR positive pour un gène : attention à sa régulation !