Une étude de l’Université d’Oxford a révélé que les clones pathogènes multiples chez les patients entraînent une résistance antimicrobienne (RAM) plus rapide que l’évolution de nouvelles mutations de résistance dans une seule souche, ce qui remet en question les perspectives traditionnelles en matière de résistance antimicrobienne. L’étude propose que les interventions axées sur la prévention de la propagation des bactéries permettent de lutter plus efficacement contre la résistance aux antimicrobiens.
- Les résultats de l’étude remettent en question la vision traditionnelle selon laquelle la résistance aux antimicrobiens (RAM) est le fait d’agents pathogènes qui acquièrent de nouvelles mutations.
- Des échantillons prélevés sur des patients en soins intensifs suggèrent qu’au contraire, des communautés pathogènes très diverses abritent des génotypes résistants préexistants.
- Les résultats suggèrent que les interventions visant à limiter la propagation des bactéries entre les patients peuvent constituer une approche efficace pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.
Une étude menée par l’Université d’Oxford permet de mieux comprendre comment la résistance aux antimicrobiens (RAM) se développe chez les patients atteints d’infections bactériennes. Les résultats, publiés aujourd’hui dans la revue Nature Communications, pourraient aider à mettre au point des interventions plus efficaces pour prévenir le développement d’infections AMR chez les patients vulnérables.
Les résultats de l’étude remettent en question l’idée traditionnelle selon laquelle les personnes sont généralement infectées par un seul clone génétique (ou « souche ») de bactéries pathogènes et que la résistance aux traitements antibiotiques évolue en raison de la sélection naturelle des nouvelles mutations génétiques qui se produisent au cours de l’infection. Les résultats suggèrent qu’au contraire, les patients sont souvent co-infectés par plusieurs clones pathogènes, la résistance apparaissant à la suite de la sélection de clones résistants préexistants, plutôt que de nouvelles mutations.
Les chercheurs ont utilisé une nouvelle approche pour étudier les changements dans la diversité génétique et la résistance aux antibiotiques d’une espèce de bactérie pathogène (Pseudomonas aeruginosa) prélevée chez des patients avant et après un traitement antibiotique. Les échantillons ont été isolés chez 35 patients d’unités de soins intensifs dans 12 hôpitaux européens. Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste qui est une cause importante d’infections nosocomiales, en particulier chez les patients immunodéprimés et gravement malades, et qui serait à l’origine de plus de 550 000 décès par an dans le monde.
Chaque patient a été soumis à un dépistage de Pseudomonas aeruginosa peu après son admission à l’unité de soins intensifs, et des échantillons ont ensuite été prélevés à intervalles réguliers. Les chercheurs ont utilisé une combinaison d’analyses génomiques et de tests de provocation antibiotique pour quantifier la diversité bactérienne et la résistance aux antibiotiques au sein du patient.
La plupart des patients de l’étude (environ deux tiers) étaient infectés par une seule souche de Pseudomonas. La RAM a évolué chez certains de ces patients en raison de la propagation de nouvelles mutations de résistance survenues au cours de l’infection, ce qui confirme le modèle conventionnel d’acquisition de la résistance. De manière surprenante, les auteurs ont constaté que le tiers restant des patients était en fait infecté par plusieurs souches de Pseudomonas.
Fait crucial, la résistance augmentait d’environ 20 % de plus lorsque les patients infectés par des souches mixtes étaient traités avec des antibiotiques, par rapport aux patients infectés par une seule souche. L’augmentation rapide de la résistance chez les patients atteints d’infections à souches mixtes était due à la sélection naturelle des souches résistantes préexistantes qui étaient déjà présentes au début du traitement antibiotique. Ces souches représentaient généralement une minorité de la population pathogène présente au début du traitement antibiotique, mais les gènes de résistance aux antibiotiques qu’elles portaient leur conféraient un fort avantage sélectif sous traitement antibiotique.
Cependant, bien que la RAM soit apparue plus rapidement dans les infections à souches multiples, les résultats suggèrent qu’elle peut également être perdue plus rapidement dans ces conditions. Lorsque des échantillons provenant de patients infectés par une seule souche ou par des souches mixtes ont été cultivés en l’absence d’antibiotiques, les souches AMR se sont développées plus lentement que les souches non AMR. Cela confirme l’hypothèse selon laquelle les gènes de la résistance aux antimicrobiens présentent des avantages sur le plan de la condition physique, de sorte qu’ils sont sélectionnés en l’absence d’antibiotiques. Ces compromis étaient plus marqués dans les populations de souches mixtes que dans les populations de souches uniques, ce qui suggère que la diversité au sein de l’hôte peut également être à l’origine de la perte de résistance en l’absence de traitement antibiotique.
Selon les chercheurs, les résultats suggèrent que les interventions visant à limiter la propagation des bactéries entre les patients (telles que l’amélioration de l’hygiène et des mesures de contrôle des infections) peuvent être plus efficaces pour lutter contre la RAM que les interventions visant à prévenir l’apparition de nouvelles mutations de résistance au cours de l’infection, telles que les médicaments qui réduisent le taux de mutation bactérienne. Cela devrait être particulièrement important dans les contextes où le taux d’infection est élevé, comme chez les patients dont l’immunité est affaiblie.
Les résultats suggèrent également que les tests cliniques devraient s’orienter vers la capture de la diversité des souches pathogènes présentes dans les infections, plutôt que de ne tester qu’un petit nombre d’isolats pathogènes (sur la base de l’hypothèse que la population pathogène est effectivement clonale). Cela pourrait permettre de prédire avec plus de précision si les traitements antibiotiques réussiront ou échoueront chez les patients individuels, de la même manière que les mesures de la diversité dans les populations de cellules cancéreuses peuvent aider à prédire le succès de la chimiothérapie.
Le chercheur principal, le professeur Craig Maclean, du département de biologie de l’Université d’Oxford, a déclaré : « La principale conclusion de cette étude est que la résistance évolue rapidement chez les patients colonisés par diverses populations de Pseudomonas aeruginosa en raison de la sélection de souches résistantes préexistantes. La vitesse à laquelle la résistance évolue chez les patients varie considérablement d’un pathogène à l’autre, et nous supposons que des niveaux élevés de diversité au sein de l’hôte peuvent expliquer pourquoi certains pathogènes, tels que Pseudomonas, s’adaptent rapidement au traitement antibiotique. »
Il a ajouté : « Les méthodes de diagnostic que nous utilisons pour étudier la résistance aux antibiotiques dans les échantillons de patients ont évolué très lentement au fil du temps, et nos résultats soulignent l’importance de développer de nouvelles méthodes de diagnostic qui faciliteront l’évaluation de la diversité des populations de pathogènes dans les échantillons de patients. »
L’Organisation mondiale de la santé a déclaré que la résistance aux antimicrobiens était l’une des dix principales menaces mondiales pour la santé publique auxquelles l’humanité est confrontée. La RAM survient lorsque des bactéries, des virus, des champignons et des parasites ne répondent plus aux médicaments tels que les antibiotiques, ce qui rend les infections de plus en plus difficiles, voire impossibles à traiter. La propagation rapide de bactéries pathogènes multirésistantes, qui ne peuvent être traitées par aucun des médicaments antimicrobiens existants, est particulièrement préoccupante. En 2019, la RAM a été associée à près de 5 millions de décès dans le monde.
Le professeur Willem van Schaik, directeur de l’Institut de microbiologie et d’infectiologie de l’université de Birmingham (qui n’a pas été directement impliqué dans l’étude), a déclaré : « Cette étude suggère fortement que les procédures de diagnostic clinique devraient être élargies pour inclure plus d’une souche d’un patient, afin de capturer avec précision la diversité génétique et le potentiel de résistance aux antibiotiques des souches qui colonisent les patients gravement malades. Elle souligne également l’importance des efforts continus de prévention des infections visant à réduire le risque que les patients hospitalisés soient colonisés, puis infectés, par des agents pathogènes opportunistes pendant leur séjour à l’hôpital. »
Sharon Peacock, professeur de microbiologie et de santé publique à l’université de Cambridge (qui n’a pas participé directement à l’étude), a déclaré : « Les infections multirésistantes aux médicaments causées par une série d’organismes, dont Pseudomonas aeruginosa, constituent un défi majeur pour la prise en charge des patients dans les unités de soins intensifs du monde entier. Les résultats de cette étude confirment l’importance vitale des mesures de prévention et de contrôle des infections dans les unités de soins intensifs et, plus généralement, dans les hôpitaux, qui réduisent le risque de contracter P. aeruginosa et d’autres organismes pathogènes ».
Référence : « Mixed strain pathogen populations accelerate the evolution of antibiotic resistance in patients » 12 juillet 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-39416-2
Les patients qui ont fourni des échantillons pour l’étude participaient à l’essai ASPIRE-ICU (Advanced understanding of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa Infections in EuRopE – Intensive Care Units). Cette étude, qui s’inscrit dans le cadre de la surveillance de routine des patients des unités de soins intensifs en Europe, vise à améliorer la compréhension des infections à Staphylococcus aureus et à Pseudomonas aeruginosa en Europe.