Les antibiotiques sont l'un des plus grands triomphes de l'histoire de la science médicale – mais ces outils de sauvetage ont un côté sombre.
Leur utilisation persistante peut produire des «superpousses» – des microbes résistants aux médicaments qui représentent un danger pour les humains, les animaux et l'environnement.
Dans un projet pilote premier en son genre, des chercheurs de l'Organisation alimentaire et de l'agriculture des Nations Unies, du ministère de l'Agriculture de l'Arizona et de l'Université d'État de l'Arizona ont testé la nouvelle intégration d'un dispositif de séquençage d'ADN à main au sein de l'Indonésie dans la région nationale de la résistance aux antibiotiques. Ils ont collecté des échantillons à la fois des eaux usées et des rivières environnantes.
L'objectif: déterminer si le séquençage de l'ADN portable pourrait améliorer les efforts nationaux pour suivre E. coli résistant aux médicaments, un indicateur clé de la résistance aux antibiotiques.
L'étude a révélé que des signes que les bactéries résistantes aux antibiotiques des eaux usées à l'abattoir peuvent atteindre les rivières voisines. Dans de nombreux cas, les sites en aval avaient des niveaux plus élevés d'E. Coli résistants que en amont, pointant vers un éventuel itinéraire pour que la résistance se propage des déchets animaux dans l'environnement.
Cependant, l'étude a également montré à quel point le séquençage de l'ADN portable peut renforcer les efforts de surveillance nationale – ce qui facilite la détection des points chauds de résistance aux antibiotiques et ouvrant la voie à des solutions plus ciblées et rentables pour réduire sa propagation. Les souches d'E. Coli résistantes peuvent provoquer une gamme de maladies, notamment la diarrhée, en particulier chez les enfants, les personnes âgées et les individus immunodéprimés.
Dans certains contextes, la diarrhée n'est pas seulement mal à l'aise – c'est mortel. «
Lee Voth-Gaeddert, auteur principal, chercheur au ASU BioDesign Center for Health par le biais de microbiomes
Il est rejoint par ses collègues du BioDesign Institute et ses collaborateurs internationaux.
L'approche de séquençage mobile pourrait être étendue aux fermes et aux marchés humides, ou adaptées pour suivre d'autres agents pathogènes tels que la grippe oiseaux.
La recherche apparaît dans la revue Antibiotiques.
Apporter des tests de laboratoire aux lignes de front
La résistance aux antibiotiques est une crise mondiale croissante. Il se produit lorsque les bactéries évoluent pour survivre aux médicaments destinés à les tuer. Lorsque les gens sont infectés par ces bactéries, les antibiotiques habituels n'aideront pas. Rien qu'en 2021, la résistance aux antibiotiques était liée à près de 5 millions de morts. Ce nombre devrait doubler d'ici 2050.
Le suivi traditionnel repose sur des techniques basées sur la culture. Cela nécessite de transporter des échantillons dans un laboratoire. Pour une nation comme l'Indonésie, qui abrite plus de 14 000 îles, ce qui présente un défi.
Le nouveau projet a testé un dispositif appelé Minion, qui utilise le séquençage d'ADN nanopore portable pour analyser rapidement le matériel génétique au point de collecte. L'appareil est suffisamment petit pour tenir dans la paume d'une main et alimenté par un ordinateur portable. Il a fourni des résultats comparables aux systèmes de laboratoire à coût élevé.
Le projet a surveillé une souche de bactéries qui résiste à une large classe d'antibiotiques et reconnue par les Centers for Disease Control and Prevention comme une menace importante. Cette souche d'E. Coli est souvent utilisée comme indicateur indirect pour détecter la présence et la propagation d'autres bactéries résistantes dangereuses.
« Ce n'est pas le plus méchant, mais il figure sur la liste des agents pathogènes des agents pathogènes », a déclaré Voth-Gaeddert, qui est également un scientifique à terme mondial senior du Julie Ann Wrigley Global Futures Laboratory. « Nous l'utilisons souvent comme un indicateur principal de la résistance aux antibiotiques. »
Les échantillons ont été prélevés sur les eaux usées d'abattoir, ainsi que les sites de la rivière en amont et en aval. La plupart des E. coli trouvés dans les eaux usées étaient résistants aux antibiotiques. Ce même modèle de résistance a été vu en aval mais pas en amont, suggérant que les déchets d'abattage étaient la source.
« Ce n'était pas trop surprenant », a déclaré Voth-Gaeddert. « Beaucoup de ces abattoirs sont positionnés juste à côté des rivières. Vous avez besoin d'eau pour le processus d'abattage, mais cela facilite également l'élimination des déchets – surtout quand ce sont des déchets liquides. »
Un spectre de traitement des déchets et de risque
L'étude a documenté de grandes différences dans la façon dont les installations ont géré leurs déchets. Certains avaient des systèmes de traitement en place, tandis que d'autres ont libéré leurs déchets sans le traiter.
Bien que les chercheurs n'aient pas évalué l'efficacité des systèmes de traitement, ils ont détecté des bactéries résistantes aux antibiotiques dans des échantillons traités et non traités. Cela soulève des préoccupations non seulement concernant les lacunes dans les infrastructures, mais aussi sur la maintenance, la réglementation et la surveillance des systèmes existants.
À l'échelle mondiale, les eaux usées des ménages, des hôpitaux et du ruissellement agricole sont une source majeure de résidus d'antibiotiques dans les rivières – en particulier en Asie du Sud-Est, selon une étude récente. Lorsque les antibiotiques persistent dans l'environnement, ils créent des conditions qui permettent aux bactéries de développer de nouvelles façons de leur résister, ce qui rend la surveillance de haute qualité encore plus urgente.
Pour mieux comprendre le risque, l'équipe est allée au-delà d'identifier simplement les bactéries – il a également séquencé son matériel génétique. De nombreux gènes de résistance qu'ils ont trouvés étaient situés sur des plasmides – de petits morceaux d'ADN mobiles qui peuvent se déplacer entre les bactéries et répandre la résistance à travers les espèces.
En utilisant le dispositif Minion, les chercheurs ont identifié ces gènes ainsi que des facteurs de virulence et des souches bactériennes spécifiques avec jusqu'à 100% d'accord par rapport aux méthodes de laboratoire traditionnelles. Les résultats montrent que la surveillance génomique à haute résolution est réalisable même en dehors des milieux de recherche d'élite.
Une santé, plusieurs fronts
Ce projet est enraciné dans le cadre de la santé, qui reconnaît que la santé humaine, animale et environnementale est profondément interconnectée.
« Si nous n'utilisons qu'un objectif étroit, nous manquons de nombreux points de levier potentiels pour contrôler la propagation de la résistance aux antibiotiques », a déclaré Voth-Gaeddert. « Il y a beaucoup d'opportunités ici. C'est pourquoi il y a eu une telle poussée pour promouvoir une santé. »
La diversité environnementale de l'Indonésie et l'expérience de la surveillance de la résistance aux antibiotiques en ont fait un emplacement idéal pour piloter de nouveaux outils. Mais les idées sont globalement pertinentes à mesure que la résistance aux antibiotiques se propage à travers les frontières et les écosystèmes.
Des outils rapides, abordables et accessibles localement comme le Minion peuvent faire progresser considérablement nos efforts pour suivre et contrôler un large éventail de menaces microbiennes.
