Les antibiotiques sauvent des vies, mais leur utilisation contribue également au développement et à la propagation de maladies résistantes aux médicaments.
Des expériences en équipe ont montré quel'exposition à un type d'antibiotique «amorce» essentiellement les bactéries. Cet effet a augmenté la probabilité que les bactéries deviennent résistantes à des antibiotiques supplémentaires même en l'absence d'une exposition supplémentaire au médicament; il aide également la souche à conserver ces signes de résistance pendant plusieurs générations.
« L’exposition aux antibiotiques semble indirectement sélectionner des systèmes de résistance aux antibiotiques plus stables.Un système plus stable dans la souche augmente la probabilité d’acquérir une résistance à plusieurs antibiotiques.
Benjamin Kerr, professeur de biologie à l’UW
Leurs résultats montrent également comment l'expositionles antibiotiques affectent la dynamique évolutive des bactéries. Cela peut aider à expliquer non seulement l'augmentation de la résistance multidrogue chez les bactéries, mais aussi comment la résistance aux antibiotiques est maintenue et distribuée dans l'environnement: dans les institutions médicales, dans le sol provenant du ruissellement agricole, même longtemps après la fin de l'exposition aux antibiotiques.
Les chercheurs ont testé un mécanisme communla propagation de la résistance aux antibiotiques dans les plasmides. Ce sont des chaînes d'ADN cyclique qui peuvent contenir de nombreux types de gènes, y compris des gènes de résistance aux antibiotiques. Les bactéries échangent facilement des plasmides même entre espèces. Néanmoins, les plasmides ont leurs inconvénients, et des études antérieures ont montré que les bactéries les perdent facilement.
« Même s’ils peuvent porter des gènes utiles, les plasmides le peuventinterfèrent également avec de nombreux types de processus au sein de la cellule bactérienne, tels que le métabolisme ou la réplication de l’ADN.Ainsi, les scientifiques considèrent généralement que les plasmides sont coûteux et lourds pour la cellule hôte.
Hannah Jordt, auteure principale de l’étude en biologie
L'équipe universitaire a travaillé avec E. cellscoli contenant un plasmide résistant à la tétracycline et les cellules de Klebsiella pneumoniae contenant un plasmide résistant au chloramphénicol. Les deux hôtes, qui n'avaient pas été cultivés auparavant en présence d'antibiotiques, n'ont pas montré une grande dévotion à leurs plasmides. Après neuf jours dans un milieu sans antibiotique, la proportion de Klebsiella contenant toujours le plasmide est tombée à moins de 50%. Pour E. coli - moins de 20% ont conservé leur plasmide.
Lorsque les chercheurs ont exposé les souchesantibiotiques, en cultivant chacun pendant 400 générations dans leur antibiotique respectif, les souches ont montré une plus grande affinité pour leurs plasmides même après la suppression de la menace des antibiotiques. Après neuf jours dans un milieu sans antibiotique, plus de la moitié des cellules d'E. Coli et Klebsiella ont été conservées avec le plasmide correspondant.
« Bien sûr, les cellules avaient besoin de leurs plasmides pour les aider à survivre aux effets des antibiotiques.Mais même après avoir supprimé cette pression sélective, les deux souches ont conservé leurs plasmides à des niveaux significativement plus élevés qu’avant l’exposition aux antibiotiques.
Hannah Jordt, auteure principale de l’étude en biologie
De plus, d’autres expériences ont montré quel'exposition aux antibiotiques a augmenté l'apparition de multiples résistances à Klebsiella. Même sans exposition aux antibiotiques, Klebsiella pneumoniae peut acquérir plusieurs plasmides. Par exemple, lorsque les chercheurs ont réuni des souches portant des plasmides qui ne contenaient pas d'antibiotiques, Klebsiella et E. coli, une petite fraction de Klebsiella est devenue résistante aux médicaments, conservant leur plasmide résistant au chloramphénicol et a acquis un plasmide résistant à la tétracycline d'E. Coli. Mais lorsque les chercheurs ont répété l'expérience en utilisant des bactéries exposées aux antibiotiques, ils ont trouvé environ 1000 fois plus de Klebsiella résistantes aux antibiotiques.
Exposition préliminaire à long terme uniquementun antibiotique - le chloramphénicol - a augmenté la probabilité que Klebsiella résistant au chloramphénicol acquière un plasmide résistant à la tétracycline d'Escherichia coli dans un milieu exempt d'antibiotiques. De plus, les expériences de l'équipe ont également montré que lorsque des cellules résistantes aux antibiotiques étaient cultivées plus tard dans un environnement sans antibiotiques, Klebsiella chloramphenicol exposé était plus facilement retenu par les deux plasmides résistants.
Les chercheurs disent que l'évolution peutexpliquer à la fois la résistance des plasmides résistants aux antibiotiques et l'augmentation de la résistance aux médicaments de Klebsiella: exposer les souches à l'antibiotique correspondant sélectionné pour des mutations dans leurs génomes afin de minimiser les conflits entre le plasmide et l'hôte, ce qui rend moins coûteux la maintenance de ce plasmide comme et d'autres.