Dans cette interview, nous avons parlé au Dr David Sünderhauf, microbiologiste et chercheur postdoctoral à l’Université d’Exeter, de ses dernières recherches sur la suppression des plasmides AMR à l’aide d’un outil de livraison CRISPR-Cas9 mobile à large gamme d’hôtes.
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Veuillez vous présenter, nous parler de votre parcours professionnel et donner un aperçu de ce qui a inspiré votre carrière à ce jour ?
Salut ! Je m’appelle David Sünderhauf (prev Walker-Sünderhauf), je suis microbiologiste et chercheur postdoctoral à l’Université d’Exeter. Pendant mon postdoctorat et avant cela mon doctorat, j’ai recherché de nouvelles approches pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens. Je m’intéresse particulièrement aux gènes de résistance aux antibiotiques portés par des éléments génétiques mobiles. En dehors de cette recherche (aussi passionnante soit-elle !), je suis également inspiré par la vulgarisation et la communication scientifique.
Menace pour la santé humaine et animale, l’environnement, la sécurité alimentaire, le développement économique et l’équité sociétale, la résistance aux antimicrobiens (RAM) figure parmi les 10 principales menaces pour la santé. Pourriez-vous, s’il vous plaît, décrire ce qu’est la RAM et pourquoi elle représente une menace mondiale si importante ?
La RAM est un terme générique qui décrit le moment où les microbes, principalement des bactéries ou des champignons, sont résistants aux médicaments que nous utilisons pour les traiter. Cela signifie que, grâce à la RAM, les antibiotiques que nous utilisons régulièrement depuis les années 1940 ne fonctionnent souvent plus. Pour l’instant, les antibiotiques peuvent encore souvent être utilisés, mais cela change rapidement avec de nombreuses infections multirésistantes observées chaque jour. Sans antibiotiques efficaces, nous serions de retour dans un monde où une simple coupure peut signifier que vous devez perdre votre bras, ou où les chirurgies complexes sont totalement impossibles.
La RAM est un problème mondial tellement complexe parce que ce sont les bactéries (plutôt que les humains) qui deviennent résistantes aux antibiotiques – et les bactéries peuvent échanger du matériel génétique qui les rend résistantes, donnant naissance à des « superbactéries » qui ne peuvent être traitées avec aucun type. d’antibiotique. Cela signifie que la mauvaise utilisation et la surutilisation des antibiotiques dans une partie de l’environnement ou une partie du monde peuvent avoir des impacts mondiaux.
Il existe actuellement un effort mondial dans de nombreux secteurs différents pour lutter contre la propagation et réduire l’impact de la RAM. Quel rôle la recherche joue-t-elle dans ce combat, et pourquoi la recherche est-elle si importante ?
Comme je l’ai dit plus haut, la RAM est complexe et ne peut pas être simplement résumée comme un problème pour la clinique, c’est pourquoi il est formidable qu’il y ait un effort dans différents secteurs pour s’attaquer à ce problème.
Il existe de nombreux types de recherches sur la RAM qui, à mon avis, sont toutes importantes pour résoudre le problème : il n’y a pas de solution miracle qui résoudra tout à elle seule. Certaines de ces pistes de recherche sont, par exemple, la recherche de nouveaux antibiotiques, la recherche sur la manière d’utiliser au mieux les antibiotiques existants et de stopper l’apparition de résistances, et enfin la recherche d’alternatives aux antibiotiques.
Sans recherche dans ces trois domaines différents, toute autre solution (par exemple, fournir de meilleurs diagnostics pour s’assurer que les antibiotiques ne sont utilisés qu’en cas de besoin) ne serait que temporaire. Les bactéries continuent d’évoluer et les gènes de résistance aux antibiotiques se propagent toujours, ce qui signifie que les superbactéries continueront de causer des problèmes.
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D’ici 2050, on estime que la résistance aux antimicrobiens causera plus de décès chez l’homme que le cancer et le diabète réunis. Une recherche de haute qualité est nécessaire pour développer une réponse efficace à la question. Votre étude la plus récente implique une technique d’édition de gènes bien connue connue sous le nom de CRISPR-Cas 9. Pourriez-vous s’il vous plaît décrire ce qu’est CRISPR-Cas 9 et comment cela fonctionne dans le contexte de l’élimination de la RAM ?
Dans notre travail, nous utilisons CRISPR-Cas9 pour éliminer les gènes de résistance aux antibiotiques. Dans la nature, CRISPR-Cas9 est un système immunitaire bactérien qui peut apprendre à reconnaître des séquences d’ADN spécifiques et à les couper. Lorsque nous l’utilisons comme biotechnologie, nous pouvons réutiliser cela en « indiquant » à Cas9 quelle séquence d’ADN reconnaître et couper. Nous avons programmé Cas9 pour cibler un gène de résistance aux antibiotiques, ce qui signifie que les bactéries qui ont reçu ce traitement CRISPR-Cas9 perdront le gène de résistance aux antibiotiques ciblé et pourront à nouveau être traitées par des antibiotiques.
Votre étude la plus récente utilise un outil de distribution CRISPR-Cas9 à large gamme d’hôtes pour éliminer les plasmides AMR de plusieurs membres de communautés microbiennes complexes. Pourriez-vous décrire comment vous avez mené cette recherche et nous dire les principaux résultats de cette étude ?
Les plasmides sont de courts morceaux d’ADN que les bactéries peuvent souvent échanger entre elles – c’est l’une des principales voies par lesquelles les gènes de résistance aux antibiotiques peuvent se transmettre entre différentes espèces bactériennes. Nous avons conçu un tel plasmide pour coder CRISPR-Cas9. Le plasmide que nous avons choisi, pKJK5, est connu pour avoir une très large gamme d’hôtes, ce qui signifie qu’il peut être absorbé par de nombreuses espèces différentes de bactéries, y compris des agents pathogènes tels que Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosaou Staphylococcus aureus.
Dans cette étude, nous réalisons des expériences de preuve de concept et montrons que nous pouvons utiliser notre outil CRISPR-Cas9 pour protéger une série d’isolats différents de l’absorption d’un plasmide de résistance aux antibiotiques, qui les empêche de devenir résistants. Nous montrons également que nous pouvons supprimer un gène de résistance aux antibiotiques qui est déjà présent dans une cible E. coli bactérie – cela signifie que nous pouvons utiliser cet outil CRISPR-Cas9 pour resensibiliser les bactéries qui étaient auparavant résistantes aux antibiotiques et les tuer avec succès avec cet antibiotique après le traitement CRISPR-Cas9.
La partie passionnante est tout d’abord la large gamme d’hôtes de cet outil CRISPR-Cas9, ce qui signifie que nous pouvons l’appliquer à une gamme de bactéries différentes sans avoir à le repenser. Deuxièmement, la façon dont il peut être administré aux bactéries cibles est très faisable sur le plan écologique. Parce que nous avons conçu un plasmide naturel, que les bactéries échangent naturellement entre elles, cet outil CRISPR-Cas9 peut être livré aux microbiomes en ajoutant une «souche donneuse», essentiellement une bactérie probiotique qui porte déjà l’outil CRISPR-Cas9 et le transmettra à d’autres bactéries.
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La RAM est un problème complexe en constante évolution qui touche de manière disproportionnée les pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI). Des techniques abordables et accessibles pour lutter contre la RAM sont nécessaires pour combler le fardeau sociétal inégal de la RAM. Alors que CRISPR-Cas-9 fournit une nouvelle approche pour résoudre le problème, pensez-vous que CRISPR est une approche accessible qui pourrait être utilisée dans les PRFI pour ralentir la propagation croissante des bactéries multirésistantes ? Comment éviter la possibilité d’un accès inéquitable ?
Absolument, une fois pleinement développée, je ne vois aucune raison pour laquelle une technologie comme celle-ci devrait rester inaccessible aux PRITI – en particulier, comme mentionné ci-dessus, car la résistance aux antimicrobiens est un problème mondial qui doit être traité à l’échelle mondiale. Une fois que cette technologie sera développée pour des cas d’utilisation plus spécifiques, je pense qu’il sera très important de s’engager directement avec les personnes qui l’utiliseront, dans les communautés qui l’utiliseront. Et cela inclut bien sûr les PRITI.
Votre étude la plus récente établit un outil prometteur de distribution CRISPR-Cas9 à large gamme d’hôtes pour l’élimination du plasmide AMR, qui a le potentiel d’être appliqué dans des communautés microbiennes complexes pour éliminer les gènes AMR d’un large éventail d’espèces bactériennes. Qu’est-ce que cela pourrait signifier pour l’avenir de la RAM ?
Un outil comme celui-ci a le potentiel d’être utilisé dans deux applications principales différentes. Dans les cliniques, il pourrait être utilisé pour s’assurer que l’infection d’un patient n’est pas résistante aux antibiotiques afin que le traitement réussisse par la suite. Dans l’environnement, il pourrait être utilisé dans des endroits comme les usines de traitement des eaux usées, où les bactéries échangent souvent du matériel génétique entre elles, y compris des gènes de résistance aux antibiotiques. En utilisant un outil CRISPR-Cas9 comme le nôtre, nous pourrions interférer avec ce processus et empêcher les superbactéries d’apparaître en premier lieu, avant qu’elles ne causent des problèmes à l’hôpital.
Quelles autres étapes sont nécessaires pour que cet outil soit appliqué dans des contextes réels afin d’éliminer les gènes AMR des communautés bactériennes ?
Il y a plusieurs défis techniques auxquels nous sommes toujours confrontés, l’un d’entre eux est l’efficacité de la livraison – dans quelle mesure l’outil CRISPR-Cas9 se transfère-t-il dans les bactéries dans lesquelles nous voulons qu’il agisse ?
Outre ce type de recherche, la législation et les décideurs doivent être impliqués. CRISPR-Cas9 est un système immunitaire bactérien, que nous utilisons pour « immuniser » les bactéries à partir de gènes de résistance aux antibiotiques.
Néanmoins, nous utilisons toujours un plasmide modifié pour le délivrer aux bactéries cibles. L’application d’une technologie comme celle-ci ne devrait bien sûr être effectuée que conformément aux réglementations (qui doivent être établies) et après l’engagement des parties prenantes des personnes qu’elle affecte directement.
Quelle est la prochaine étape pour vous et vos recherches ? Êtes-vous impliqué dans des projets passionnants à venir?
Nous travaillons toujours très activement sur cet outil de livraison CRISPR-Cas9 et l’appliquons en laboratoire dans des communautés plus complexes, contre des gènes de résistance aux antibiotiques plus pertinents sur le plan clinique, et nous cherchons différentes approches pour contourner les propriétés des bactéries cibles qui pourraient limiter l’efficacité du le traitement est.
En dehors de cela, nous découvrons également des choses intéressantes sur les principes fondamentaux de la façon dont les plasmides (les morceaux d’ADN accessoires qui portent les gènes de résistance aux antibiotiques) interagissent les uns avec les autres, et comment les plasmides sont maintenus et propagés à travers les communautés bactériennes. Ce type d’informations s’ajoute à une multitude d’autres travaux et peut nous permettre de prédire comment les gènes de résistance aux antibiotiques pourraient se propager dans différents microbiomes.
Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?
À propos du Dr David Sünderhauf
David est chercheur postdoctoral à l’Université d’Exeter, au Royaume-Uni. Il est titulaire d’un doctorat ainsi que d’un MRes en microbiologie de l’Université d’Exeter et d’un BSc (Hons) en immunologie de l’Université d’Aberdeen.
Outre ses recherches, il est également impliqué dans l’organisation d’événements scientifiques publics en tant que coprésident de la communauté scientifique de Cornwall et dans la politique locale en tant que conseiller municipal du Parti vert de Truro.
