Partie 1 session 1 le monde bactérien 2 0 mise à dispo site
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Qui a un problème ? Les bactéries ?
Elles ont un passé de 3,5 milliards d’années
Sont en compétition pour les nutriments dans TOUTES les niches
Il y a des bactéries dans les nuages, dans la profondeur du manteau terrestre, en milieu totalement dépourvu d’O2, à pH0, etc.
Elles utilisent à la fois des “armes” et des “signaux”
Les antibiotiques sont fabriqués par les bactéries et celles qui les fabriquent savent se prémunir de leurs effets…
Elles passent leur temps à se reproduire
o Temps de doublement : E. coli : 20’ – C. perfringens : 5’
Eucaryotes
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440604/pdf/fcimb-02-00119.pdf
Plus de 3 MM années d’évolution
Eubactéries
Archées
http://www.pnas.org/content/110/9/3229.full.pdf+html
Vertébrés
Choanoflagellés
Les Eucaryotes sont les derniers venus
Sans compter les virus !
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440604/pdf/fcimb-02-00119.pdf
Transferts horizontaux de gènes
BIEN ENTENDU! (répondriez-vous)
Connaissez-vous E. coli ?
E. coli est la principale bactérie anaérobie facultative du tractus gastro-intestinal chez les mammifères (103 à 108 /g fèces)
E. coli « K12 »: l’outil le plus répandu en biol. mol.
(1997: génome complet - 4.64 106 pb ; 4 286 gènes identifiés)
Toutefois, l’espèce E. coli n’est pas homogène (mieux vaudrait dire
qu’elle est hautement hétérogène)
Il existe des souches pathogènes et des souches commensales.
E. coli = le mieux connu des microorganismes?
IL EXISTE plus de 700 SEROTYPES de E.coli…
- Antigène somatique O : complexe LPS de la membrane externe- 173 sérotypes
Antigène capsulaire K: polyosides acides Supports d’adhésines (spécificité) 103 sérotypes
Antigène flagellaire H- flagelline : Gène fliC- nomenclature H (sérologie) ou F (génet) Ex: F8 correspond à H8 - 56 sérotypes
Exemples de sérotypes majeurs
K88, K99 O8, O9- Diarrhées, Porc
O78K80- Septicémies, Volailles
O157H7 Bovins,(Porc), Homme- diarrhées, syndrome hémolytique-urémique (HUS).
http://www.ecl-lab.com/en/ecoli/virulence.asp
Des éléments génétiques mobiles
Facteurs de virulence
Adhésines
Toxines…
Souches commensales
Souches entéropathogènes
Souches uropathogènes
+/- septicémiques
+/- spécifiques d‘espèce
EPEC (Enteropathogenic E. coli)
EHEC (Enterohemorragic E. coli)
ETEC (Enterotoxigenic E. coli)
EAEC (Enteroaggregative E. coli)
EIEC (Enteroinvasive E. coli)
DAEC (Diffusely adherent E. coli)
Des souches entéropathogènes variéés (EPEC)
Des souches pathogènes du tractus extra-intestinal (ExPEC)
Cause principale des infections urinaires
UPEC (Uropathogenic E. coli)
MNEC (Meningitis associated E. coli)
3 à 8 h PI
8 à 20 h PI
12 à 24 h PI
Des coliformes résistants se retrouvent dans les viandes
Allemagne, 2012. Les multirésistants se retrouvent dans les points vente plus que dans les abattoirs : contaminations d’origine humaine (manuportées, post-abattage)…
Fréquence %
…mais rôle probable des antibiotiques vétérinaires dans la prévalence des béta lactamases à spectre étendu.
BétaLactamases à Spectre Etendu (BLSE)
Images « en bouchon de champagne ».
http://www.ands.dz/aarn/ANTIBIOGRAMME
Flore commensale
Plusieurs flores commensales sur un humain
1014 dans le côlon
1012 sur la peau
1010 dans l’oropharynx
Le corps humain contient 1013 cellules eucaryotes
Et de 1013 à 1018 cellules bactériennes
Le génome bactérien d’un individu contient 100 x + de gènes que son propre génome
oLe génome bactérien est notre second génome : 99 % de l’information génétique que nous comportons est bactérienne ! (sans compter les virus)
36 % des petites molécules dans le sang humain proviennent du microbiote (www.sciencemag.org/content/336/6086/1209.summary)
Les gènes de résistance se concentrent dans notre environnement
Sols agricoles archivés (congelés) depuis 1940
Augmentation de la quantité de gènes de
résistance vis-à-vis de TOUTES les classes
antibiotiques
Lié à l’activité humaine et à l’épandage
Environ Sci Technol., 2010, vol. 44, n° 2, p.580-587.
Flux de gènes : importance pour le résistome
Réservoirs environnementaux de
bactéries Environnement immédiat/aliments
Flore commensale
Souches pathogènes
Des signaux vers l’organisme
Signaux impliqués dans l’homéostasie Signaux qui ne le sont pas NB : signaux impliqués dans le développement post-natal (peu étudié hors obésité) Animaux = écosystèmes hôte-microbes
Les virus
Il y a 10 fois plus de virus que de bactéries sur la planète
1012/ml dans l’océan (http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00705-013-1679-6/fulltext.html)
Estimation 2013 :
330 000 espèces de virus de mammifères restent à découvrir (http://mbio.asm.org/content/4/5/e00598-13.full.pdf+htm)
Virus géants découverts en 1980, mais étudiés depuis 2005 :
Ordre des Megavirales
Génome = 1 à 1,2 M nt
Il existe des virus de virus !
Des virus comportent des gènes d’eucaryotes (et vice-versa)
Le génie bactérien
Passent leur temps à manger, et se multiplier, en échangeant des gènes
En cas de disette ou d’agression, elles fabriquent un biofilm
Elles y sont résistantes à une dose 1 000 fois plus élevée d’antibiotiques
Elles sont capables de pousser à la surface d’une solution désinfectante (erreur de dilution)
Elles peuvent former un biofilm à l’intérieur des cellules qu’elles “parasitent” (infections urinaires)
L’exemple de la résistance aux fluoroquinolones
Fluoroquinolones : molécules synthétiques
N’existent pas dans la nature
Les déterminants génétiques de résistance ne peuvent pré-exister dans le résistome
oIls ne pouvaient donc faire l’objet d’une transmission horizontale aux germes pathogènes
Premiers mécanismes de résistance provenaient de mutations dans les gènes des cibles des FQ
o Les mutations dans les gènes gyrA (Gram -) ou parC (Gram +) restent le mécanisme dominant de la résistance chez l’Homme
http://www.frontiersin.org/Journal/DownloadFile.ashx?pdf=1&FileId=1400&articleId=8550&Version=1&ContentTypeId=21&FileName=fmicb-02-00022.pdf
L’exemple de la résistance aux fluoroquinolones
MAIS rapidement, les FQ sont le principal substrat
des pompes à efflux, présentes chez TOUTES les bactéries.
Protéines “à faire le vide” : le “rein” des procaryotes
Exprimées à bas niveau, gène chromosomique (peu échangeable), elles ont plusieurs substrats (donc multirésistance)
Sélection par les FQ : mutation dans le système de régulation = surexpression = légère augmentation de la CMI
Passage sur plasmide : transférable et sommation de la résistance
Pression de sélection
Toute utilisation d’antibiotique favorise la sélection et l’émergence de résistance
Isolation and Characterization of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus from Pork Farms and Visiting Veterinary Students
Timothy S. Frana, Aleigh R. Beahm, Blake M. Hanson, Joann M. Kinyon, Lori L. Layman, Locke A. Karriker, Alejandro Ramirez, Tara C. Smith
En médecine vétérinaire ? E. coli, mais aussi les SARM
Hotspots d’échanges de gènes
ANIMAL
de
Compagnie
Légumes
Céréales,
Fruits
AQUA
CULTURE
Industrie Désinfectants
Usage ménager
HOPITAL Commauté -Urbaine -Rurale
Mouton
Porc
Volaille
Bovin
Autres
Veaux
ANIMAUX
de rente
Maison de
retraite
Mer-
Lacs Natation
Eau
potable
Rivières Eau Potable
SOL Effuents élevage
Epandage Faune
Sauvage
Insectes Equarissage Cadavre Rebuts
Abattoirs
Transformati
on
Préparation Aliment
Contact
Aliment Animal
Viande
HOMME
Engrais
Lait Oeufs
Effuents
Boue
Source : P. Sanders, Anses
En quelques mots
L'antibiorésistance est un problème global d'écologie microbienne
Les gènes de résistance sont des contaminants environnementaux
Ils sont déjà présents dans la flore commensale de la quasi-totalité des animaux (lots d’animaux) d’élevage
Rien ne les empêche de passer à la flore commensale humaine, et de là…
Evolution : du monde bactérien donc de notre abord des infections !
Des paillasses de Pasteur à la génomique :
Passage de la culture à la génomique
oIdentification des flores (microbiotes) : 600 à 1000 espèces dans un TD, à 70 % des espèces non cultivables
Un séquençage produit 108 données
oData déluge, défaut de représentativité, d’interprétation
oSentiment d’abîme plus inquiétant que l’ignorance !
oFlux de gènes : tout est dans tout ou bien y a-t-il des niveaux d’importance/d’impact ? En cours !
Des outils pour suivre plus efficacement et rapidement les effets des AB ?
En cours et visible en “live”, mais au stade de la recherche
Antibiogramme et PCR
Reste l’outil du praticien
PCR positive pour un gène : attention à sa régulation !