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Les variations génétiques des bactéries et la résistance aux antibiotiques

I

Généralités sur les bactéries et les antibiotiques

A

Généralités sur les bactéries

Les bactéries sont des organismes unicellulaires avec une membrane, la plupart du temps une paroi, un cytoplasme, un unique chromosome libre dans le cytoplasme et des petites molécules d'ADN circulaires appelées plasmides.

Ces organismes sont parmi les plus anciens de la planète et se retrouvent partout, même dans des conditions dites extrêmes où ils sont seuls à pouvoir vivre (température élevée, salinité très forte, pression importante, etc.).

Beaucoup de bactéries sont essentielles à l'Homme (pour la digestion, comme barrière protectrice pour la peau, etc.). Certaines sont utilisées dans l'industrie, pour la fabrication des yaourts par exemple. D'autres sont dites pathogènes.

Organisme pathogène

Un organisme pathogène est un organisme qui peut être responsable d'une maladie.

Yersinia pestis est la bactérie responsable de la peste.

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Schéma d'une bactérie

B

Généralités sur les antibiotiques

Le terme antibiotique signifie "contre" (anti) "le vivant" (bio). Les antibiotiques sont donc utilisés pour lutter contre certains organismes vivants pathogènes : les bactéries. Les virus n'ayant pas la même constitution que les bactéries, les antibiotiques sont donc inefficaces contre eux.

Les antibiotiques sont des molécules qui bloquent la croissance des bactéries contre lesquelles ils sont dirigés. Ils sont produits par d'autres bactéries ou synthétisés chimiquement.

Les antibiotiques sont prescrits sur ordonnance pour une durée variable de 5 à 10 jours comme traitement contre certaines maladies d'origine bactérienne.

II

L'origine des résistances des bactéries aux antibiotiques

A

Les mutations à l'origine des résistances aux antibiotiques

Une souche bactérienne (bactéries issues de la division d'une même bactérie mère = clones) peut être sensible à un antibiotique, c'est-à-dire détruite par celui-ci, ou résistante à cet antibiotique.

Certaines bactéries sont naturellement résistantes à certains antibiotiques, ceux-ci ne sont donc pas prescrits dans le cas de maladies liées à ces bactéries.

Les bactéries se multiplient rapidement, elles connaissent donc proportionnellement plus de mutations que les cellules d'un être humain. Si certaines mutations sont délétères, d'autres peuvent permettre une résistance à un antibiotique.

Il existe trois types de résistances possibles :

  • La fabrication d'une protéine détruisant l'antibiotique.
  • La modification de la molécule sur laquelle l'antibiotique se fixait pour bloquer la croissance de la bactérie, permettant à la molécule de garder sa fonction sans que l'antibiotique puisse s'y accrocher.
  • La modification de la membrane bactérienne, la rendant imperméable à l'antibiotique.

Ces résistances peuvent être portées soit par le chromosome bactérien (20% des résistances), soit par les plasmides bactériens (80% des résistances).

Pour mesurer la résistance d'une bactérie à un antibiotique, on réalise un antibiogramme. On répartit une solution de bactéries diluées sur une boîte de Pétri contenant un milieu de culture propice au développement de la souche bactérienne. On place ensuite des pastilles d'antibiotiques sur le milieu et on incube la boîte. Après 24 heures d'incubation, on observe si la bactérie s'est développée à proximité des différents antibiotiques, la taille du cercle vierge de bactéries autour de la pastille permet de déterminer l'efficacité de l'antibiotique contre la bactérie.

Un antibiogramme permet de tester plusieurs antibiotiques mais uniquement pour une seule souche bactérienne.

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Schéma d'un antibiogramme

B

La transmission des résistances aux antibiotiques

Les résistances liées au chromosome bactérien se transmettent par voie verticale, c'est-à-dire de la bactérie mère aux bactéries filles.

Les résistances liées aux plasmides se transmettent par voie verticale ou par voie horizontale, c'est-à-dire qu'une bactérie peut transmettre son plasmide à une autre bactérie sans division, qu'elle soit de la même espèce ou non. Ces transmissions sont donc la source majeure de développement de résistance au sein des populations bactériennes.

Transfert de gène vertical

Un transfert de gène vertical est un transfert de génération à génération, par fécondation ou division.

Les gènes qui se transmettent de façon héréditaire sont transmis par un transfert vertical.

Transfert de gène horizontal

Un transfert de gène horizontal est un transfert sans nécessité de génération supplémentaire. Chez les bactéries, il peut se faire entre souches, et même entre espèces, différentes, par un échange de plasmide.

Les plasmides se transmettent par voie horizontale.

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Schéma des transferts de gènes horizontaux et verticaux chez une bactérie

III

Corrélation entre la mauvaise utilisation des antibiotiques et les résistances bactériennes

Les bactéries sont naturellement détruites par notre système immunitaire. Les antibiotiques sont prescrits pour aider le système immunitaire quand les symptômes sont trop importants.

Ils sont prescrits sur des durées précises : 5, 8 ou 10 jours. Ces durées sont précisées pour que l'antibiotique détruise le maximum de bactéries, même après diminution ou disparition des symptômes.

Une mutation peut apparaître dans le génome d'une bactérie et lui donner un avantage sélectif comme une résistance à un antibiotique. Si ce dernier est utilisé, les bactéries seront détruites sauf celles qui ont acquis la résistance : la bactérie est de ce fait sélectionnée et va pouvoir se multiplier.

Certaines maladies, telles que les angines, peuvent également avoir les mêmes symptômes mais plusieurs causes : bactérienne ou virale. Si les antibiotiques sont prescrits pour une maladie virale, ils vont agir sur des bactéries présentes dans l'organisme qui ne sont pas à l'origine de la maladie. Il existe alors un risque de sélectionner les bactéries qui y seront résistantes : c'est la sélection naturelle.

Sélection naturelle

La sélection naturelle est une pression de sélection induite par l'antibiotique prescrit. Seules les bactéries qui possèdent le gène de résistance à cet antibiotique continueront à se développer.

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Apparition de la résistance à un antibiotique

C'est ainsi que certains antibiotiques deviennent moins efficaces, car la population bactérienne y devient résistante. Les maladies nosocomiales en sont un exemple. Ces maladies contractées dans le milieu hospitalier sont souvent liées à des bactéries multi résistantes que le corps médical n'est pas en mesure de soigner, et qui peuvent mener au décès du patient. Ces bactéries multi résistantes sont issues de transferts horizontaux et verticaux dans un milieu propice, au contact d'individus dont le système immunitaire est affaibli.

Maladie nosocomiale

Une maladie nosocomiale est une maladie contractée en milieu hospitalier.

Certains staphylocoques sont responsables de maladies nosocomiales.

Il est donc important de respecter les durées de prescription, et de modérer les prescriptions en cas de risque de maladie virale plutôt que bactérienne, de façon à préserver l'efficacité des antibiotiques.

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