Variations génétiques Des Bactéries Et résistance Aux Antibiotiques

Variations génétiques des bactéries et résistance aux antibiotiques

La découverte des antibiotiques a fait naître l’espoir que les maladies liées aux infections bactériennes allaient être

éradiquées. L’apparition du phénomène de résistance aux antibiotiques a mis fin à cet espoir. Quelles sont les

origines de cette résistance ?

I. Mise en évidence de la résistance aux antibiotiques

Escherichia coli (E.coli) est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l’Homme. C’est une bactérie

commensale (bactérie de la muqueuse digestive qui joue un rôle dans la digestion), mais certaines souches peuvent

devenir pathogènes et provoquer des gastroentérites, des infections urinaires ou des septicémies.

On recherche le ou les antibiotiques efficaces sur les différentes souches en réalisant un antibiogramme. On

ensemence la surface d’un milieu de culture avec la souche à tester et on dépose des petits disques de papier filtre

imbibés chacun d’un antibiotique déterminé. L’ensemble est placé à l’étuve à 37°C. Après 48h, on constate que les

bactéries se sont multipliées et ont envahi le milieu de culture sauf autour de certains disques : leur croissance a été

bloquée par la présence de l’antibiotique qui, à partir de chaque disque, a diffusé dans le milieu de culture.

Pour chaque couple bactérie-antibiotique, on détermine une concentration minimale inhibitrice, ou CMI. La CMI est

la plus petite concentration d'antibiotique qui inhibe toute croissance visible. En comparant la CMI aux

concentrations critiques, on détermine la sensibilité ou la résistance de la bactérie à l'antibiotique.

La bactérie est sensible à l'antibiotique quand la CMI est inférieure à la concentration critique inférieure, cela signifie

qu'il suffit d'une faible concentration d'antibiotique pour tuer les bactéries et que cette dose nécessaire est encore

plus faible que la plus faible des doses qu'on peut administrer chez l'homme. Si on traite quelqu'un avec

l'antibiotique, la concentration de celui-ci dans l'organisme sera toujours suffisante pour tuer les bactéries.

La bactérie est résistante à l'antibiotique quand la CMI est supérieure à la concentration critique supérieure. La dose

nécessaire pour tuer les bactéries est bien trop élevée pour être supportée chez l'homme sans effets secondaires

importants. Cet antibiotique ne peut pas être utilisé pour traiter une infection.

La bactérie est intermédiaire à l'antibiotique quand la CMI est comprise entre les deux concentrations critiques. Cela

correspond à une situation où la concentration est parfois suffisante pour tuer les bactéries, mais parfois

insuffisante. Il faut considérer que la bactérie sera résistante in vivo et il ne faut pas utiliser cet antibiotique.

La résistance à un antibiotique déterminé est d’abord détectée chez quelques souches bactériennes, puis on

constate que peu à peu elle se généralise. Au bout de quelques années, la majorité des souches sont résistantes. Le

même phénomène se reproduit lorsqu’on utilise un nouvel antibiotique. Certaines souches deviennent alors multirésistantes.

II. Les étapes de la mise en place de la résistance aux antibiotiques

Plusieurs mécanismes sont à l’origine de la résistance aux antibiotiques :

- Une modification de la cible de l’antibiotique (changement des protéines des ribosomes, l’antibiotique ne

peut plus s’y fixer)

- La production d’enzyme par les bactéries, qui inactivent ou détruisent l’antibiotique

- La modification de la perméabilité membranaire empêchant l’entrée de l’antibiotique

Tous ces mécanismes qui permettent aux bactéries de s’opposer à l’action des antibiotiques résultent de la

modification de leur génotype, donc de mutations qui sont transmises à tous les descendants de la bactérie

mutante.

Une bactérie est un être unicellulaire dépourvu d’enveloppe nucléaire qui ne possède qu’un seul chromosome

constitué d’un long filament circulaire d’ADN. Le plus souvent, la membrane cytoplasmique est doublée d’une

paroi. Les bactéries appartiennent au groupe des procaryotes.

Les antibiotiques sont des substances élaborées par des microorganismes ou produites par synthèse. Ils peuvent

tuer, à faible dose, les bactéries ou ralentir leur croissance sans affecter les cellules de l’organisme.Les mécanismes de résistance aux antibiotiques

Même si la fréquence des mutations est faible (une bactérie mutante sur 107

à 109

bactéries), elle reste significative

car la vitesse de multiplication des bactéries est rapide si les conditions sont favorables : une bactérie peut donner

naissance à 109

descendants en quelques heures.

Lors d’une infection, les bactéries responsables se multiplient de manière intensive de l’organisme. Parmi la

population de bactéries, il existe toujours des formes mutantes plus ou moins résistantes.

Si on traite une infection bactérienne avec un antibiotique efficace, on modifie le milieu de vie des bactéries : les

formes sensibles vont disparaitre. Les mutants résistants, épargnés, vont se multiplier : l’antibiotique exerce donc

une pression de sélection (sélection naturelle). L’utilisation systématique des traitements antibiotiques augmente la

fréquence des souches résistantes.

La probabilité d'obtenir par mutation des bactéries résistantes à deux antibiotiques (doubles mutants) est égale au

produit de la probabilité d'apparition de chacune des mutations considérées indépendamment (soit 10−14

à 10−18).

Cela devrait donc être exceptionnel. Pourtant on observe souvent des souches résistantes à plusieurs antibiotiques.

Un autre mécanisme intervient.

Une bactérie peut contenir une information génétique additionnelle

L'information génétique d'une bactérie est portée par :

- un unique chromosome formé d'une molécule d'ADN chromosomique, en général circulaire, qui contient toute

l'information génétique indispensable à la cellule

- un ou plusieurs plasmides qui sont des molécules d'ADN circulaires extra-chromosomiques, additionnelles et

capables de réplication indépendante de l'ADN chromosomique. Les gènes qu'ils portent ne sont pas indispensables

à la bactérie mais lui sont souvent avantageux, comme les gènes de résistance aux antibiotiques.La conjugaison : La conjugaison est le mécanisme de transfert de gène le plus fréquent. Une bactérie donneuse (A en

rose) entre en contact (B, C) avec une bactérie receveuse (en jaune). Un seul des deux brins de l'ADN d'un plasmide

est transféré (D) puis, après séparation (E), chaque cellule synthétise le brin complémentaire. Un gène de résistance

peut ainsi être transféré entre bactéries, même si elles appartiennent à des espèces différentes, c'est une

transmission horizontale.

Les antibio-résistances ont conduit les autorités sanitaires à préconiser un usage plus raisonné des antibiotiques par

des campagnes d'information qui font connaître les règles du bon usage des antibiotiques :

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