Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques Cours

Sommaire

IBactéries et antibiotiquesALes bactériesBLes antibiotiques : des molécules contre les bactériesIILes mutations à l'origine des résistances aux antibiotiquesIIILa transmission des résistances aux antibiotiquesIVRésistances aux antibiotiques et sélection naturelle

 

Notions Rappels
ADN Molécule bicaténaire porteuse de l'information génétique.
Division cellulaire Phénomène biologique permettant à une cellule (cellule-mère) d'en engendrer deux (cellules-filles).
Fécondation Phénomène au cours duquel deux cellules reproductrices fusionnent.
Microbiote Ensemble de micro-organismes vivant avec nous, sur notre peau, dans nos intestins, etc.
Mutation Modification aléatoire de l'information génétique pouvant faire apparaître un caractère nouveau.
I

Bactéries et antibiotiques

A

Les bactéries

Les bactéries sont des organismes unicellulaires procaryotes : elles ont 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. Elles sont dépourvues de noyau.

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 : ce sont les bactéries du microbiote (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.

Pathogène

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

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Une bactérie
B

Les antibiotiques : des molécules contre les bactéries

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 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, par des champignons 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

Les mutations à l'origine des résistances aux antibiotiques

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

Résistante

Une bactérie est résistante à un antibiotique lorsqu'elle n'est pas perturbée, dans son existence ou sa multiplication, par la présence d'un 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. Certaines mutations, accidentelles, permettent d'acquérir une résistance à un antibiotique.

Il existe trois types de résistance 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.

Principe d'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.

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Résultats d'un antibiogramme

III

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.

Transfert de gène vertical 

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

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.

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.

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Transferts de gènes horizontaux et verticaux chez une bactérie

Ces transmissions sont donc la source majeure de développement de résistance au sein des populations bactériennes.

IV

Résistances aux antibiotiques et sélection naturelle

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 déterminées 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 un tri effectué par une pression de sélection induite par un facteur environnemental, qui peut être la disponibilité en ressources, la présence de prédateurs ou, ici, l'antibiotique prescrit. Les individus ayant un avantage (qu'ils possèdent par le jeu du hasard) dans un environnement précis, peuvent se reproduire davantage et prospérer. Dans le cas de la résistance aux antibiotiques, 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.

Maladie nosocomiale

Une maladie nosocomiale est une maladie contractée en milieu hospitalier.

Les maladies nosocomiales sont souvent liées à des bactéries multirésistantes que le corps médical n'est pas en mesure de soigner, et qui peuvent mener au décès du patient.

Ces bactéries multirésistantes sont issues de transferts horizontaux et verticaux dans un milieu propice, au contact d'individus dont le système immunitaire est affaibli.

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.