Le sol joue un rôle bien plus important dans la propagation de la résistance aux antibiotiques qu’on pourrait l’imaginer.
Étonnamment, le sol sous nos pieds regorge de gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) – ; de minuscules codes qui permettent aux bactéries de résister aux antibiotiques. Les activités humaines, telles que la pollution et le changement d’utilisation des terres, peuvent perturber les écosystèmes du sol et faciliter le transfert des gènes de résistance des bactéries du sol et l’infection des humains.
Jingqiu Liao, professeur adjoint en génie civil et environnemental, a pour mission de comprendre comment les bactéries du sol contribuent au problème mondial croissant de la résistance aux antibiotiques grâce à une étude récemment publiée dans Nature Communications. Les découvertes de son équipe montrent qu'une fois que les bactéries acquièrent ces gènes résistants, elles peuvent également être rapidement transmises à d'autres espèces, ce qui en fait une menace pressante pour la santé publique.
Comprendre ces modèles peut aider les scientifiques à trouver des moyens de contrôler la propagation de la résistance aux antibiotiques, de protéger la santé humaine et de préserver l’efficacité des antibiotiques pour les générations futures.
Pourquoi la résistance aux antibiotiques dans le sol est importante
Le sol n'est pas seulement de la saleté – ; c'est un écosystème animé rempli de bactéries. Certaines de ces bactéries sont naturellement porteuses d’ARG, qui les aident à combattre les antibiotiques. Même si cela ne semble pas grave au premier abord, cela devient dangereux lorsque ces ARG se retrouvent dans des bactéries nocives qui infectent les humains.
Une de ces bactéries est Listeria monocytogenes. Cet habitant du sol peut pénétrer dans la chaîne alimentaire et provoquer une maladie grave appelée listériose. Pour les personnes dont le système immunitaire est affaibli, la listériose peut être mortelle, avec des taux de mortalité pouvant atteindre 20 à 30 pour cent. En raison de sa capacité à propager les ARG et à infecter les humains, la listeria constitue un modèle important pour étudier la façon dont la résistance aux antibiotiques se développe dans le sol et se propage à d’autres environnements.
Le sol est un réservoir important de bactéries résistantes et d’ARG. Les facteurs environnementaux peuvent amplifier les ARG en créant des conditions favorisant la survie, la propagation et l’échange de ces gènes entre bactéries. Les mécanismes écologiques et évolutifs sous-jacents à la dynamique des ARG dans les sols restent insuffisamment explorés. Dans ce projet, nous utilisons listeria comme modèle clé pour comprendre l’émergence et le développement des ARG dans les sols. »
Jingqiu Liao, professeur adjoint, Virginia Tech
Utiliser la listeria pour étudier la résistance
L'équipe de Liao comprend plusieurs étudiants ainsi que :
- Ying-Xian Goh, doctorant et auteur principal
- Amy Pruden, professeur émérite de l'université, génie civil et environnemental
- Leigh-Anne Krometis, professeur, génie des systèmes biologiques
- Hailong Zhang, professeur adjoint, technologies de l'information commerciale
- Monica Ponder, professeur, science et technologie alimentaires
Les chercheurs continueront de travailler ensemble pour effectuer des analyses génétiques et écologiques complètes des populations sur cet ensemble de données à l’échelle nationale. Le projet, qui s'appuie sur les recherches antérieures du groupe, est financé par une subvention pilote de constitution d'équipe interdisciplinaire du Centre pour les agents pathogènes émergents, zoonotiques et transmis par les arthropodes à Virginia Tech.
« Virginia Tech a joué un rôle central en soutenant et en permettant cette recherche », a déclaré Goh. « L'engagement de l'université envers la recherche interdisciplinaire crée un environnement qui inspire l'innovation et favorise des recherches percutantes comme celle-ci. »
Pour les résultats publiés dans Nature Communications, les membres de l’équipe ont analysé près de 600 génomes de listeria provenant d’échantillons de sol collectés par Liao dans une étude précédente, publiée dans Nature Microbiology. Ils ont identifié cinq ARG principaux à travers les États-Unis.
L’étude a également révélé comment les ARG se propagent entre bactéries. Un processus appelé transformation permet aux bactéries de récupérer des morceaux d’ADN contenant des ARG dans leur environnement. Une fois qu'une bactérie acquiert ces gènes, elle peut les transmettre à d'autres – ; même à des espèces différentes. Ce partage rapide des gènes de résistance est l’une des principales raisons pour lesquelles la résistance aux antibiotiques constitue un problème si difficile.
L'équipe se concentre sur la listeria parce que ce n'est pas simplement une autre bactérie du sol – ; c'est un acteur clé dans la compréhension de la résistance aux antibiotiques. L’étude de la manière dont les ARG se propagent dans les bactéries du sol comme la listeria donne aux scientifiques des informations précieuses sur la manière dont la résistance se développe et se déplace dans les écosystèmes.
« Bien que la résistance dans les cas cliniques de listeria soit actuellement faible, ces bactéries résistent naturellement à plusieurs antibiotiques et présentent une résistance accrue à d'autres », a déclaré Liao. « Cela fait de la listeria un bon modèle pour suivre le développement de l'ARG avant qu'il ne devienne un problème clinique généralisé. »
Comment les propriétés du sol et l’utilisation des terres façonnent la propagation de l’ARG
L'étude a également mis en évidence la façon dont les propriétés du sol et l'utilisation des terres peuvent affecter la propagation de l'ARG. Par exemple:
- Un sol riche en aluminium favorise une plus grande diversité d’ARG, peut-être parce qu’il stresse les bactéries, les rendant plus susceptibles de conserver des gènes de résistance.
- Un sol riche en magnésium réduit la diversité des ARG, potentiellement en réduisant la compétition entre les bactéries.
- Les zones forestières ont tendance à avoir plus d’ARG, probablement parce que la faune introduit naturellement ces gènes dans l’environnement.
- D’un autre côté, les champs agricoles peuvent modifier la composition du sol et les communautés microbiennes, influençant ainsi la diversité ARG des bactéries comme la listeria.
Pour les ménages, il est important d’éviter les activités susceptibles de perturber l’état du sol, comme l’élimination inappropriée des déchets susceptibles de provoquer une contamination par les métaux. Liao a déclaré qu'il est également important de maintenir de bonnes pratiques d'assainissement après un contact avec le sol, comme après le jardinage, étant donné la présence possible d'ARG et de bactéries résistantes.
En révélant comment les ARG se propagent et comment les facteurs environnementaux influencent ce processus, l'étude de Liao souligne l'importance de protéger les écosystèmes naturels. La préservation de la santé des sols n'est pas seulement bonne pour l'environnement – ; c'est vital pour nos futurs soins médicaux.
En s’appuyant sur ces recherches, Liao espère trouver de nouvelles stratégies pour contrôler la résistance aux antibiotiques, garantissant ainsi que les antibiotiques restent efficaces dans le traitement des infections pour les années à venir.
« Établir une compréhension fondamentale des facteurs écologiques de ces bactéries dans le sol pourrait nous aider à mieux comprendre l'émergence, l'évolution et la propagation de la résistance aux antibiotiques », a déclaré Liao. « Il s'agit d'une menace urgente et mondiale pour la santé publique. »
