Les antibiotiques échouent de plus en plus souvent. Si les médecins et chercheurs s'attardent sur la résistance aux antibiotiques, ils négligent un mécanisme crucial : l'hibernation bactérienne.
En hibernation, les bactéries tolèrent des doses massives d'antibiotiques. Au-delà de la résistance classique, cette stratégie de tolérance permet aux pathogènes d'échapper aux traitements de manière astucieuse.
Dans ma thèse de doctorat à la KU Leuven, j'ai démontré que l'hibernation est la stratégie de survie la plus efficace pour les bactéries exposées fréquemment aux antibiotiques. Une meilleure prise en compte de ce phénomène par les cliniciens, les hôpitaux et l'industrie pharmaceutique pourrait contrer la crise actuelle et sauver des vies.
Les antibiotiques prophylactiques inefficaces entraînent des conséquences dramatiques. D'ici 2050, 10 millions de décès annuels mondiaux sont prévus dus à des infections résistantes. Les infections courantes redeviendraient mortelles, et les chirurgies classiques, hautement risquées.
La crise provient du manque de nouveaux antibiotiques et de la propagation rapide des résistances. Ces dernières émergent via des mutations rares dans l'ADN bactérien, rendant l'antibiotique inefficace (dégradation ou non-absorption). L'usage fréquent sélectionne ces variants avantageux.
Ces mutations sont si improbables qu'elles relèvent du hasard extrême. Les bactéries misent donc sur une alternative fiable : l'hibernation, une véritable assurance-vie collective.
Après deux à trois doses, presque toutes les cellules de la population étaient en hibernation, résistantes aux antibiotiques.
Les bactéries vivent souvent en populations nombreuses (milliards de cellules). Elles répartissent les rôles : une fraction (1 sur 1 000 à 10 000) entre en hibernation, tolérant ainsi toxines et antibiotiques. Les survivants repeuplent la colonie post-crise.
Pourquoi seules quelques cellules hibernent-elles dans une population génétiquement identique ? Quelle est l'ampleur de cette tolérance ? Contrairement à la résistance, peu d'études portent sur ce mécanisme, ignoré en clinique. Pour y répondre, j'ai simulé en laboratoire l'évolution bactérienne sous doses quotidiennes d'antibiotiques.
Les résultats ont été stupéfiants : en deux à trois doses, Escherichia coli (modèle et agent d'infections urinaires) a massivement adopté l'hibernation. La survie a explosé sans développer de résistances génétiques.
Les bactéries adaptent flexiblement leur stratégie : fréquence d'exposition modulant le taux d'hibernation. Le processus est réversible : sans antibiotiques, les hibernants diminuent.
Ces évolutions guident de nouvelles thérapies. Les souches hypertolérantes portent 1-2 mutations spécifiques, détectables dans les échantillons cliniques pour identifier l'hibernation comme cause d'échec.
Ces mutations inédites induisent une tolérance crossee à d'autres antibiotiques. Leur inversion génétique restaure la sensibilité ; leur insertion, l'hibernation. Comprendre ces mécanismes ouvrira des voies pour les bloquer.
À la KU Leuven, nos travaux confirment ce parcours évolutif chez de nombreux pathogènes graves. L'hibernation accélère même l'émergence de résistances.
Les cliniciens doivent intégrer cette stratégie dans le développement de thérapies pour éradiquer l'hibernation et résoudre la crise des antibiotiques.
Pour ses recherches sur la tolérance bactérienne, Bram Van den Bergh (Microbiologie, KU Leuven) a été nommé pour la Flemish PhD Cup 2017.
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