Les antibiotiques échouent de plus en plus. Les médecins travaillent sur des traitements contre la résistance, mais oublient un groupe important de bactéries qui "hibernent".
Les bactéries en hibernation sont capables de supporter une tempête mortelle d'antibiotiques. En plus du problème souvent discuté de la résistance, les bactéries pathogènes appliquent de manière inventive cette stratégie alternative pour échapper aux antibiotiques.
Dans ma recherche doctorale, cette forme de tolérance est apparue comme la meilleure stratégie de survie pour les bactéries qui entraient fréquemment en contact avec les antibiotiques. Une plus grande attention des médecins, des hôpitaux et de l'industrie pharmaceutique à cet échec thérapeutique pourrait améliorer les perspectives inquiétantes de notre médecine. Cela peut sauver de nombreuses vies.
Si les antibiotiques préventifs s'avèrent inefficaces, les conséquences peuvent être graves. Les prévisions parlent de 10 millions de décès dans le monde d'ici 2050 à cause d'antibiotiques défaillants. Les infections banales redeviendraient bientôt mortelles et les opérations classiques redeviennent elles aussi très risquées. Les causes de cette crise des antibiotiques sont le manque de nouveaux antibiotiques et surtout le développement et la propagation de résistances contre les médicaments existants.
Les bactéries résistantes se développent en présence d'un médicament qui les tuerait normalement. Ils sont causés par de rares erreurs dans l'ADN bactérien qui se révèlent être utiles. Les erreurs peuvent garantir qu'un antibiotique est décomposé ou non absorbé. Lorsque nous utilisons fréquemment des antibiotiques, la sélection naturelle donne un avantage aux bactéries résistantes. Ils se propageront davantage.
Ces déviations sont si rares que vous pouvez les comparer à gagner le gros pot à la loterie. Jouer pour votre vie est imprudent. C'est pourquoi les bactéries investissent également dans une stratégie plus sûre - une sorte d'assurance-vie.
Après deux à trois doses, chaque cellule de la population est devenue résistante aux antibiotiques
Une bactérie est rarement seule. Elle survient souvent en groupe ou au sein d'une population. Ils sont là avec beaucoup, parfois même avec des milliards de cellules ensemble. En se répartissant les tâches, ils peuvent sacrifier quelques cellules – 1 sur 1 000 ou 10 000 – pour passer en hibernation. En conséquence, ils ne partagent pas, mais ils sont extrêmement tolérants à de nombreuses substances nocives, y compris les antibiotiques. En cas de catastrophe, quelques-uns survivent qui peuvent assurer la survie de l'espèce.
Comment cela fonctionne-t-il et pourquoi n'y a-t-il que quelques cellules dans une population de bactéries avec un ADN identique ? Quelle est l'importance ou la popularité de cette stratégie ? Contrairement à la résistance, nous ne savons pas grand-chose de cette forme de tolérance. De plus, cette cause d'échec thérapeutique n'est quasiment jamais examinée par les médecins ou dans les hôpitaux. Pour formuler des réponses à ces questions, j'ai simulé l'évolution des bactéries avec une dose quotidienne d'antibiotiques en laboratoire.
La rapidité avec laquelle les changements se sont produits était terrifiante et totalement inattendue. Nous avions pris des précautions pour une expérience de plusieurs mois. Mais déjà après deux à trois doses, Escherichia coli s'est renforcé. les bactéries sont l'hibernation et l'assurance-vie. La survie de cette bactérie modèle et de l'agent causal des infections des voies urinaires a augmenté si rapidement et de façon spectaculaire que, soudainement, presque toutes les cellules de la population étaient en hibernation résistante aux antibiotiques. Contrairement à toute attente, il n'était pas non plus question de développement de résistances.
Les bactéries ont également adapté leur investissement dans cette assurance-vie de manière très flexible. Si j'administrais des antibiotiques avec une fréquence différente, la bactérie évoluait de telle manière que le nombre d'hibernations dans sa population correspondait à ceci :traiter moins souvent conduit à moins de dormeurs hivernaux, administrer plus souvent des antibiotiques en conduit plus. L'ensemble du processus est donc réversible.
À cet égard, nous avons noté une évolution positive. Le nombre élevé de cellules en hibernation a de nouveau disparu lorsque la bactérie n'a plus rencontré d'antibiotique pendant un certain temps.
Nous pouvons utiliser l'évolution qui s'est produite pour mieux combattre les bactéries pathogènes à l'avenir. L'ADN entier de chacune des bactéries hypertolérantes résultantes contient une ou deux mutations. Cette collection de mutations forme une empreinte digitale, pour ainsi dire. Nous pouvons rapidement rechercher cela dans les échantillons de patients. De cette manière, nous pouvons identifier l'hibernation prolongée comme cause d'échec thérapeutique.
Les mutations sont complètement nouvelles et n'ont jamais été liées à la tolérance aux antibiotiques auparavant. Cela permet le développement de nouveaux médicaments ciblés. De plus, les changements provoquent en effet une tolérance extrême aux antibiotiques, également contre d'autres antibiotiques qui n'ont pas été utilisés lors de la reconstitution de l'évolution. Lorsque les mutations ont été réparées par modification génétique, la bactérie était à nouveau complètement sensible. D'un autre côté, les modifications ont de nouveau augmenté l'hibernation. Comprendre davantage comment les nouveaux mécanismes fonctionnent pour induire l'hibernation pourrait fournir des moyens d'empêcher la formation d'hibernation.
Ces découvertes conduisent également à de nombreuses nouvelles questions de recherche dans notre laboratoire à la KU Leuven. Par exemple, il est maintenant clair que la plupart des bactéries, y compris plusieurs qui causent des infections très graves, suivent une voie évolutive similaire vers une hibernation plus forte sous l'administration fréquente d'antibiotiques. Un nombre élevé d'hibernants accélère également le développement de la résistance.
Les médecins ne doivent pas oublier cette stratégie des bactéries alors qu'ils développent de nouvelles thérapies indispensables. Ce n'est qu'alors que nous pourrons détruire ces hibernations et nous attaquer fondamentalement à la crise des antibiotiques.
Pour ses recherches sur les stratégies de tolérance des bactéries Bram Van den Bergh (Microbiologie, KU Leuven) a été nominé pour la Flemish PhD Cup 2017.
