Utilisation d’antibiotiques à court terme liée à une résistance de longue durée dans les bactéries intestinales

Les chercheurs de l’Université de Stanford rapportent que l’utilisation de la ciprofloxacine entraîne une résistance aux antibiotiques persistante dans les bactéries intestinales humaines, la résistance émergeant indépendamment à travers diverses espèces et durables pendant plus de 10 semaines.

La résistance aux antimicrobiens (AMR) est un problème de santé mondial lié à des millions de décès chaque année. Il est largement motivé par une utilisation excessive et inappropriée d’antibiotiques. Les efforts antérieurs pour étudier la RAM se sont largement appuyés sur des expériences in vitro et des modèles animaux, qui ne sont pas à la reproduction de toute la complexité des environnements microbiens humains.

Dans l’étude intitulée «Bref, l’utilisation d’antibiotiques entraîne des bactéries intestinales humaines vers une résistance à faible coût», publié dans NatureLes chercheurs ont réalisé une étude métagénomique longitudinale pour expliquer comment la résistance évolue in vivo.

Soixante adultes en bonne santé ont reçu de la ciprofloxacine, 500 mg deux fois par jour, pendant cinq jours. Sur une période de 20 semaines, les participants ont collecté 16 échantillons de selles, ce qui donne 960 échantillons pour analyse. Le séquençage métagénomique du fusil de chasse a été effectué sur tous les échantillons, générant une moyenne de 18,8 millions de lectures par échantillon. Un outil de calcul nommé Polypanner a été développé pour identifier les vrais sites polymorphes à travers le temps.

Les chercheurs ont reconstruit 5 665 génomes représentant des populations bactériennes commensales et ont identifié 2,3 millions de variantes génétiques. Parmi ceux-ci, 513 populations présentaient des balayages sélectifs, des preuves claires de l’évolution adaptative. Une concentration élevée de mutations s’est produite dans Gyra, un gène associé à la résistance à la fluoroquinolone.

Parmi les 513 populations en évolution, des changements génétiques radicaux se sont fréquemment produits dans Gyra, un gène central de la résistance à la fluoroquinolone. Soixante-trois populations de 34 participants ont présenté des mutations de Gyra, qui se manifestent généralement indépendamment au sein des individus. Près de 10% des populations bactériennes initialement sensibles ont acquis une résistance à travers ces mutations.

Une fois établi, les balayages de Gyra ont persisté au-delà de 10 semaines et devraient rester détectables jusqu’à un an. Des mutations supplémentaires associées à la résistance se sont produites dans d’autres gènes, bien que ces événements soient moins courants et sont apparus dans moins d’espèces.

La résistance était plus susceptible d’émerger dans des populations qui étaient abondantes avant le traitement et ont connu des baisses significatives pendant l’exposition, l’identification d’une condition corrélée à des chances plus élevées de changement évolutif.

Les mutations de résistance ne sont pas venues avec les coûts de fitness, permettant aux souches résistantes de conserver une population dominante après la conclusion du traitement. Le séquençage ciblé n’a montré aucune preuve de réversion de la résistance. Les mutations de Gyra ne représentaient qu’une partie de la résistance observée, suggérant des mécanismes supplémentaires.

Sur la base des résultats, même l’utilisation d’antibiotiques à court terme peut entraîner des mutations de résistance qui persistent dans l’intestin humain pendant des mois après la fin du traitement. Des mutations surviennent indépendamment entre les espèces bactériennes et n’engagent pas un coût de fitness mesurable, permettant aux souches résistantes de rester répandues.

Les microbes intestinaux se sont avérés capables d’évolution de la résistance sans infection antérieure. Les populations commensales peuvent donc agir comme des réservoirs de traits de résistance qui pourraient transférer vers des bactéries pathogènes par le transfert de gènes horizontaux au-delà de l’interaction avec les antibiotiques.

Parce que la résistance a évolué de manière prévisible en fonction de la taille de la population, elle permet la possibilité de prédire les résultats de la résistance si la population de départ est connue avant le traitement. Des expériences avec des adjudants différents de populations de démarrage et de types de traitement sont nécessaires pour étendre pleinement cette modélisation prédictive.

La surveillance de la composition microbienne et de l’abondance avant et pendant le traitement pourrait aider à guider une utilisation plus précise des antibiotiques, réduire les risques à long terme associés à la résistance et améliorer l’intendance globale de l’utilisation des antibiotiques.

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