La résistance aux antibiotiques peut être nourrie de bactéries

La capacité des bactéries à transmettre et à transmettre des gènes qui leur confèrent des avantages de survie, comme la résistance aux antibiotiques, dépend de l’abondance d’apport d’oxygène et de nutriments. Si vous les privez de ces ressources essentielles, les bactéries sacrifient une partie de leur charge métabolique pour survivre.
Telle était la conclusion d'une équipe américaine de chercheurs dirigée par l'ingénieur en environnement Pedro Alvarez de l'université Rice de Houston, au Texas, qui a présenté son étude dans un article publié en ligne le 5 février dernier. Science et technologie de l'environnement.

La résistance aux antibiotiques est un grave problème environnemental

Alvarez et ses collègues recherchent des moyens de contrôler les gènes résistants dans l'environnement.
Dans un communiqué, il dit que la résistance aux antibiotiques ne concerne pas seulement l’énorme problème médical et de santé publique qui fait la une des journaux, mais aussi un grave problème environnemental, ce que peu de gens connaissent.
Il croit que les opérations d'alimentation des animaux en milieu confiné (CAFO) sont l'une des façons par lesquelles les gènes résistants aux antibiotiques peuvent se retrouver dans le sol, puis dans l'eau et dans les aliments.
"Une grande partie des bactéries résistantes aux antibiotiques proviennent de l'agriculture animale, où il y a une surutilisation, une mauvaise utilisation et un usage abusif des antibiotiques", explique Alvarez.

"Les microbes n'aiment pas porter des bagages excédentaires"

Alvarez continue en expliquant comment lui et son équipe ont commencé avec l'idée que "les microbes n'aiment pas transporter des excédents de bagages".

En d'autres termes, ils "abandonnent les gènes qu'ils n'utilisent pas car ils ont un fardeau métabolique, un coût énergétique élevé, pour les garder", ajoute-t-il.
Dans leur rapport d’étude, ils décrivent comment plus de 120 générations, les "affamés" Pseudomonas aeruginosa les bactéries ont choisi de conserver leur précieuse énergie plutôt que de la sacrifier pour aider à transmettre aux générations futures le morceau d'ADN (le "plasmide") qui leur permettait de résister à la tétracycline.
Les plasmides sont des molécules d'ADN autonomes capables de se multiplier seuls. Ils peuvent traverser d'autres espèces par un processus appelé transfert de gènes horizontal.
Le NDM-1 est un exemple de plasmide qui donne aux bactéries la capacité de résister à presque tous les types d’antibiotiques.

Testé comment deux bactéries "modèles" éliminent leur résistance aux antibiotiques

Pour leur étude, les chercheurs ont décidé de tester leur idée que les microbes n'aiment pas transporter l'excès de bagage sur deux souches de bactéries: P. aeruginosa, qui se trouve dans le sol, pourrait servir de réservoir aux gènes résistants aux antibiotiques dans l'environnement et constituer une "souche résistante au modèle" de E. coli qui est excrété par les animaux de ferme.
Ils ont choisi ces deux bactéries particulières pour pouvoir comparer les résultats et «comprendre la variabilité de la réponse».

Ils ont cultivé des colonies de bactéries dans des conditions de famine, de sorte qu'ils n'avaient pas assez d'oxygène ou de nutriments, et également sans tétracycline dans leur environnement.
Les résultats ont montré qu'après 120 générations dans des conditions de famine en l'absence de tétracycline, P. aeruginosa complètement jeté son plasmide de résistance à la tétracycline, tandis que E. coli, même après 500 générations, en conservaient encore.
Dans les mêmes conditions de famine, mais en présence de tétracycline, les deux bactéries ont conservé un niveau de résistance.
Les chercheurs concluent que pour les deux souches modèles, il apparaît que "des conditions qui soulagent la charge métabolique de la reproduction plasmidique", telles que la disponibilité de l'oxygène et des nutriments, augmentent la rétention du plasmide de résistance.
"... de telles conditions (en présence d'antibiotiques résiduels) peuvent favoriser l'établissement et la préservation de réservoirs d'ARG (gène de résistance aux antibiotiques) dans l'environnement", notent-ils.

Potentiel d'application pratique: Paillis dans les canaux de drainage près de la source

Un facteur de résistance aux antibiotiques est ce que les biologistes appellent «pression sélective». Dans tout mélange de microbes, que ce soit chez l'homme, les animaux ou l'environnement, la pression sélective signifie que les plus faibles meurent et que les résistants survivent et se multiplient.
Les chercheurs disent que cela signifie que pour éliminer le plasmide de résistance de l'ADN des bactéries dans l'environnement, il faut s'attaquer au problème le plus près possible de la source.
Alvarez dit, "il y a des implications pratiques à ce que nous avons fait", et offre un exemple:
"Si nous pouvons mettre une barrière anaérobie au point où une lagune se draine dans l'environnement, nous exercerons essentiellement une pression sélective sur la perte de gènes résistants aux antibiotiques et atténuerons la propagation de ces facteurs."
Un moyen peu coûteux de créer une barrière anaérobie (sans oxygène) est de mettre du paillis dans le canal de drainage, dit-il.
"Si vous avez un CAFO qui s'écoule à travers un canal, placez une barrière anaérobie dans ce canal. Une barrière de paillis fera l'affaire", explique-t-il.
Alvarez et son équipe d'ingénierie environnementale sont convaincus que "mieux vaut prévenir que guérir".
En d'autres termes, ne laissez pas les gènes s'amplifier dans l'environnement:
"Arrêtez-les avant qu'ils ne soient libérés. Et un moyen facile est de mettre en place une barrière anaérobie", insiste-t-il.
Écrit par Catharine Paddock PhD