Antibiotiques : quand les bactéries font de la résistance
Qui n’a pas consommé d’antibiotiques au moins une fois dans sa vie ? Ces médicaments qui servent à lutter contre diverses infections dues à des bactéries (pneumonies, bronchites, otites, méningites, infections urinaires, septicémies…) sauvent incontestablement des millions de vies. Mais leur efficacité est grandement menacée et « on risque à l’avenir de ne plus disposer d’antibiotiques permettant de soigner les infections bactériennes courantes », avertit l’Organisation mondiale de la santé (OMS).
Ces infections seraient de nouveau mortelles, et la société reviendrait à l’ère pré-antibiotique. Mourir d’une infection a priori « banale », car habituellement traitée facilement, est aujourd’hui possible dès lors qu’une bactérie devenue multirésistante aux antibiotiques est en cause… Déjà en Europe, 400 000 personnes sont infectées chaque année par de telles bactéries, dont 25 000 décèdent. Et l’augmentation de la résistance sera responsable d’une augmentation dramatique de ces chiffres comme cela a été modélisé dans le rapport de Lord J. O'Neil sur l’impact de la résistance aux antibiotiques d’ici 2050.
Les antibiotiques utilisés dès les années 1940
Pour bien comprendre l’alarmant problème de « l’antibiorésistance », commençons par le commencement. Le premier antibiotique – la pénicilline G – fut découvert en 1928 par le biologiste écossais Alexander Fleming mais ne fut utilisé qu’à partir de 1941 (lire encadré ci-dessous). Entre temps, une autre classe d’antibiotiques, les sulfamides, dont l’action fut mise en évidence par des pasteuriens fut largement utilisée et sauva des milliers de vie pendant la seconde guerre mondiale.
Aujourd’hui, 70 ans après le début de l’usage des antibiotiques, il en existe plus de 15 familles – qui diffèrent de par leur structure chimique et leur mode d’action contre les bactéries. Quant au problème de l’antibiorésistance, il fut soulevé par Fleming lui-même dès 1945. Il pressentait les risques liés à une mauvaise utilisation de la molécule qu’il avait découverte : « Cela aboutirait à ce que, au lieu d’éliminer l’infection, on apprenne aux microbes à résister à la pénicilline et à ce que ces microbes soient transmis d’un individu à l’autre, jusqu’à ce qu’ils en atteignent un chez qui ils provoqueraient une pneumonie ou une septicémie que la pénicilline ne pourrait guérir. »
La pénicilline découverte par accident…
3 septembre 1928 : Sir Alexander Fleming, biologiste réputé pour son talent mais aussi – paraît-il – pour le désordre de son laboratoire au St’s Mary Hospital de Londres, retrouve à son retour de vacances une culture oubliée de staphylocoques, bactéries dont il étudiait les propriétés, contaminée par une moisissure. En l’observant, il s’aperçoit qu’autour de la zone où s’est développée la moisissure, il n’y a plus une seule colonie de bactéries, alors qu’elles sont présentes à distance dans la boîte de Pétri. Ce champignon aurait-il le pouvoir de tuer les bactéries ? Alexander Fleming l’identifie : Penicillium notatum. Il en isole un extrait et nomme cet agent « pénicilline ». Il étudie ensuite ses effets et remarque qu’il agit non seulement contre les staphylocoques mais aussi sur bien d’autres bactéries responsables de la scarlatine, de la diphtérie, de pneumonies ou de méningites.
L’importance majeure de sa découverte ne sera comprise que plus tard, grâce à d’autres chercheurs, Howard Walter Florey et Ernst Boris Chain, qui permirent l’application médicale de la pénicilline G dès 1941, la purifiant et la produisant en quantité suffisante pour traiter une infection humaine. Ils partagèrent avec Alexander Fleming le prix Nobel de médecine 1945.
La fin de l’âge d’or des antibiotiques
Cet avertissement ne fut pas pris en compte au départ et les antibiotiques ont été largement utilisés dès les années 40, armes magiques contribuant avec plusieurs vaccins à faire chuter drastiquement l’impact des maladies infectieuses bactériennes, tout du moins dans les pays industrialisés. Mais « l’âge d’or » des antibiotiques s’acheva, au début des années 90. On prit alors de plus en plus conscience du nombre inquiétant – et croissant – de bactéries devenues résistantes aux antibiotiques et du tarissement de la découverte de nouvelles molécules pour lutter contre les bactéries résistantes.
Des médecins se retrouvaient dans des situations d’impasse thérapeutique face à certains patients, aucun antibiotique n’ayant plus le moindre effet sur leur infection. Et le phénomène s’accélère. La situation est devenue particulièrement critique dans les hôpitaux, où l’on utilise – et c’est logique – beaucoup d’antibiotiques pour traiter les malades : la moitié des antibiotiques consommés en France en médecine humaine le sont à l’hôpital. Cette « pression » médicamenteuse provoque des résistances, et les bactéries résistantes passent aisément d’un individu à l’autre, qu’elles infectent d’autant plus facilement qu’il est affaibli. À l’hôpital, plus d’un staphylocoque doré sur cinq est résistant à la méticilline et à d’autres antibiotiques de la famille des pénicillines utilisés contre les infections qu’il provoque (pulmonaires, osseuses, septicémies…). De nombreux germes responsables d’infections acquises à l’hôpital – les infections nosocomiales – sont de plus en plus résistants à plusieurs antibiotiques.
Staphylococcus aureus (Staphylocoque doré) issus d’une culture en milieu riche. Microscopie à balayage. Crédit : Institut Pasteur/Adeline Mallet, plateforme de microscopie ultrastructurale - Unité Biologie des bactéries pathogènes à Gram-positif
Bientôt une préoccupation quotidienne ?
Aujourd’hui, ces problèmes d’antibiorésisstance ne sont plus limités au seul milieu hospitalier et touchent les infections communautaires « en ville ». Sur les forums des sites médicaux, des personnes concernées s’interrogent, comme cette femme qui déclare : « Depuis six mois je fais des infections urinaires, toujours dues à un germe Escherichia coli résistant à de nombreux antibiotiques ». Elle énonce le nouveau traitement préconisé par son généraliste, basé sur un nouvel antibiotique, et questionne : « Ce germe très résistant ne va-t-il pas développer une plus grande résistance ? Qu’en pensez-vous ? » L’antibiorésistance est ainsi entrée dans les préoccupations quotidiennes de nombreux patients et inquiète bien entendu médecins et chercheurs (lire Entretien ci-dessous).
endif; ?>Une des conséquences de l’antibiorésistance est le retard pris sur l’administration d’un traitement efficace. Un axe important de recherche porte sur la mise au point de test rapide, permettant la prescription d’un antibiotique actif contre l’infection.
Comment jugez-vous le phénomène de la résistance aux antibiotiques aujourd’hui ?
Il s’agit d’un problème de santé publique pris en compte aujourd’hui par les pouvoirs publics, notamment les hôpitaux. Mais la prise en charge à l’hôpital de patients porteurs de bactéries multirésistantes a un coût. Non seulement un coût financier, pour prévenir la transmission de ces bactéries à d’autres patients et éviter les épidémies, en leur attribuant un personnel dédié. Mais aussi un coût psychologique pour ces patients résultant du suivi spécifique dont ils font l’objet. Toutefois, grâce à ce dispositif, le niveau de résistance est sous contrôle en France et dans la majorité des pays européens, ce qui n’est pas le cas dans d’autres pays du globe, notamment dans les pays à bas revenu. On peut considérer la résistance aux antibiotiques comme une « maladie émergente », car les bactéries résistantes se disséminent mondialement. Pour contrer le phénomène de la résistance aux antibiotiques, il est nécessaire d’avoir une vision globale, mondiale.
A quoi la résistance aux antibiotiques est-elle due ?
Les bactéries ont la capacité d’acquérir des gènes les rendant résistantes aux antibiotiques à partir d’autres bactéries résistantes qui possèdent ces gènes. Ainsi, une personne peut être porteuse de bactéries résistantes, sans problème de santé ou symptômes apparents. Son microbiote intestinal peut contenir une souche bactérienne résistante. Il suffit alors qu’une bactérie pathogène infecte cette personne pour que la souche résistante transfère à la bactérie pathogène ses gènes de résistance. Ce phénomène peut être rapide et même favorisé par les antibiotiques.
Que peut-on faire pour lutter contre l’antibiorésistance ?
Une des conséquences de l’antibiorésistance est le retard pris sur l’administration d’un traitement efficace. En effet, la détermination de la résistance aux antibiotiques de la bactérie responsable d’une infection prend du temps et n’est réalisé qu’en cas d’échec thérapeutique. Un axe important de recherche porte sur la mise au point de test rapide, permettant la prescription d’un antibiotique actif contre l’infection.
Par ailleurs, les bactéries émergent dans différents endroits du monde et des actions à l’échelle internationale sont nécessaires, qui peuvent être coordonnées par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). A notre niveau, on peut limiter leur dissémination à l’hôpital et en communauté, par des mesures de surveillance et d’hygiène (hôpital / ville), qui sont déjà prises en France. Il faut par ailleurs un usage plus raisonné des antibiotiques : bonne dose, bonne durée de traitement, bonne combinaison de prescription. Et cette attention doit être portée aussi bien chez l’homme que chez l’animal, pour limiter les réservoirs de résistance.
Quelles recherches sont menées à l’Institut Pasteur ?
Les programmes de recherche à l’Institut Pasteur associent l’épidémiologie à l’échelle mondiale (à travers des laboratoires du Réseau international des instituts Pasteur), la génomique et la bioinformatique pour décrire ces phénomènes et en disséquer les mécanismes. Des chercheurs étudient aussi les échanges de gènes de résistance entre les bactéries afin de développer des stratégies pour bloquer ces transferts. Pour trouver de nouveaux antibiotiques, des équipes pasteuriennes étudient la biosynthèse de l’enveloppe bactérienne, cible privilégiée de nombreux antibiotiques. Ces connaissances sont la base pour la recherche de nouvelles molécules actives dans des banques de molécules de structure très diverses ou parmi des produits naturels. L’Institut Pasteur développe aussi des stratégies de lutte alternatives pour cibler les bactéries multirésistantes comme la phagothérapie, les peptides antimicrobiens ou le détournement du système CRISPR, véritable système immunitaire bactérien, pour tuer spécifiquement les bactéries résistantes.
Photo : Philippe Glaser, responsable de l'unité Ecologie et évolution de la résistance aux antibiotiques. Crédit : Institut Pasteur - photo François Gardy
Les antibiotiques, c’est pas automatique !
Les autorités de santé publique interviennent. Nous avons tous à l’esprit la campagne « Les antibiotiques, c’est pas automatique ! » lancée en 2002 par l’Assurance maladie. Elle visait à faire prendre conscience que les antibiotiques sont utiles exclusivement contre les infections provoquées par des bactéries et n’ont aucune efficacité contre les infections virales, à l’origine par exemple de nombreuses maladies hivernales (rhumes, certaines angines et bronchites, etc.). Et elle eut un net impact sur la consommation d’antibiotiques en France, qui diminua de 15 %. En 2010, une nouvelle campagne des pouvoirs publics s’attaquait plus directement au problème de la résistance aux antibiotiques en France avec pour slogan « si on les utilise à tort, ils deviendront moins forts ». Depuis l’Assurance maladie poursuit sa communication autour de la bonne utilisation des antibiotiques.
L’espoir des nanomédicaments et la quête de nouveaux antibiotiques
« Utiliser des nanoparticules – assemblages de sucres, de lipides ou de polymères– pour délivrer les antibiotiques pourrait permettre de les administrer à des doses inférieures, ou bien d’employer des antibiotiques aujourd’hui délaissés car mal tolérés », explique Brigitte Gicquel, responsable de l’unité de Génétique mycobactérienne à l’Institut Pasteur. Cette spécialiste de la tuberculose coordonne le projet européen NAREB*, lancé en février 2014, associant 14 laboratoires pour développer des nanomédicaments contre deux types d’infections très préoccupantes : celles dues au staphylocoque doré résistant à la méthicilline (SARM), cause fréquente d’infections nosocomiales sévères, et la tuberculose multirésistante. Les travaux du consortium NAREB ont montré pour un petit nombre d’antibiotiques la possibilité de les associer à des nanoparticules sans affecter leur activité in vitro et in vivo. Des travaux restent à faire pour démontrer la supériorité d’une association antibiotique/nanoparticule pour modifier les formulations actuellement utilisées.
Celle-ci représente actuellement 3,7 % des nouveaux cas de tuberculose dans le monde et 20 % des cas déjà traités, complexifiant une prise en charge déjà lourde pour une tuberculose « sensible » (plusieurs mois avec au moins 4 antibiotiques).
Sans compter que 84 pays ont déjà signalé à l’OMS des cas de tuberculose « ultrarésistante ». « Devant cette situation dramatique et le désengagement de la plupart du secteur industriel, nous, laboratoires académiques, devons faire un effort pour trouver de nouveaux antibiotiques et de nouvelles formulations », souligne Brigitte Gicquel, dont l’équipe participe activement à la recherche de nouveaux médicaments au sein de consortiums associant plusieurs instituts comme le projet NAREB. Nano ou nouveaux antibiotiques, le temps presse face à la résistance croissante du bacille de la tuberculose : cette maladie responsable d’un décès sur sept en Europe au XIXe siècle fait aujourd’hui plus de 8,5 millions de nouveaux malades et 1,3 million de morts chaque année dans le monde.
* Nanotherapeutics for antibiotic resistant emergent bacterial pathogens.
Les petites doses en question
Quel est l’impact de faibles doses d’antibiotiques sur l’émergence de l’antibiorésistance ? « Même à des concentrations d’antibiotiques 100 fois moins élevées que celles qui tuent la bactérie, celle-ci manifeste une réponse au stress appelée SOS qui favorise l’acquisition de gènes de résistance », répond Didier Mazel, chef de l’unité Plasticité du génome bactérien à l’Institut Pasteur. Le chercheur a démontré, en 2013, ce phénomène chez plusieurs bactéries pathogènes comme Vibrio cholerae, l’agent du choléra, ou Klebsiella pneumoniae, responsable d’infections respiratoires. Pour lui, « ce constat pose en particulier le problème de la présence d’antibiotiques à de faibles concentrations constatée dans les eaux usées ou dans les rivières : l’environnement pourrait jouer un rôle non négligeable dans le développement de l’antibiorésistance ».
Ces travaux ont ouvert la voie à d’autres recherches fondamentales. Récemment, Didier Mazel et Zeynep Baharoglu, chercheuse au sein de son unité, ont identifié la voie d’entrée d’une famille d’antibiotiques chez les entérobactéries, permettant d’envisager l’amélioration de leur absorption par les bactéries. Un véritable espoir pour les traitements par antibiotiques en médecine humaine, qu’il s’agisse de mieux les utiliser, d’améliorer leur efficacité, ou d’en limiter les effets secondaires.
Limiter les dégâts
L’objectif aujourd’hui est bien de limiter la consommation d’antibiotiques pour freiner l’expansion de la résistance. Son émergence est un phénomène biologique naturel qui provient de la capacité qu’ont les bactéries à résister à une « attaque » par les antibiotiques, par le biais d’une mutation ou bien par l’acquisition de gènes de résistance provenant de bactéries déjà résistantes. Elle est bien sûr accélérée par l’utilisation et l’emploi abusif d’antibiotiques chez l’homme comme chez les animaux (voir encadré ci-dessous), qui consomment plus de 50 % des antibiotiques produits dans le monde d’après l’OMS. La grande difficulté est aussi de limiter la propagation des bactéries résistantes qui voyagent… avec l’Homme. Certaines ont particulièrement défrayé la chronique, comme ces diverses espèces bactériennes hébergeant le gène NDM-1 (de l’enzyme New Delhi métallo-beta-lactamase) leur conférant la résistance aux antibiotiques les plus récents, les carbapénèmes, réservés aux infections multirésistantes.
Elles avaient été détectées en 2009 chez un Suédois qui avait été hospitalisé en Inde et l’année suivante au Royaume-Uni, chez des personnes ayant fait du tourisme médical pour de la chirurgie esthétique en Inde ou au Pakistan.
Les conséquences de l’utilisation d’antibiotiques dans les élevages
La résistance aux antibiotiques des bactéries dans le monde animal, favorisée par la forte pression médicamenteuse dans les élevages, peut contribuer à la résistance aux antibiotiques observée en médecine humaine. Des chercheurs de l’Institut Pasteur se sont ainsi penchés sur les premières salmonelles résistantes à l’ampicilline, 45 ans après leur apparition. Fin 2017, ils ont déterminé précisément comment a émergé la résistance à cet antibiotique à large spectre encore très utilisé aujourd’hui.
L’ampicilline est la première pénicilline de synthèse ayant une efficacité dans le traitement des infections à entérobactéries*. Cet antibiotique dit « à large spectre » est l’un des plus utilisés dans le monde ; il a été commercialisé en Europe dès 1961. Peu après (1962-1964), les premières épidémies provoquées par des souches résistantes à l’ampicilline ont été observées chez l’homme. Ces épidémies, causées par la bactérie zoonotique Salmonella enterica sérotype Typhimurium, ont touché la Grande-Bretagne notamment.
Ce délai très court entre la commercialisation de cet antibiotique et les premières résistances décrites dans la littérature scientifique, a incité les chercheurs de l’Institut Pasteur à se pencher sur l’émergence de la résistance à l’ampicilline. Ils ont découvert que des bactéries possédant des gènes capables de transmettre la résistance à l’ampicilline sont en fait apparues, de façon inattendue, dès la fin des années 1950. Grâce à l’analyse du génome de centaines de souches historiques de Salmonella, ils ont prouvé que l’apparition de cette résistance a précédé la commercialisation de cet antibiotique chez l’homme.
Cette découverte suggère que les faibles doses de pénicilline G, administrées au bétail comme promoteur de croissance dans les années 1950 en Amérique du Nord et en Europe, ont pu favoriser l’évolution et la propagation à l’homme de salmonelles résistantes à ce nouvel antibiotique quelques années plus tard.
L’étude a été publiée quelques semaines après que l’OMS ait appelé à mettre fin à l’usage systématique des antibiotiques chez les animaux d’élevage sains dans le but de favoriser leur développement et de prévenir l’apparition de maladies.
* Les entérobactéries sont une vaste famille de bactéries à Gram négatif comprenant notamment Salmonella, Escherichia coli, Yersinia pestis, Klebsiella et Shigella.
Dr François-Xavier Weill, chef de l’unité Bactéries pathogènes entériques à l’Institut Pasteur, qui a dirigé ces recherches.
Nos découvertes indiquent que les résidus d’antibiotiques dans les environnements agricoles des années 1950, tels que le fumier, la terre, et les eaux, ont pu avoir un impact bien supérieur à ce que l’on pensait sur la propagation de la résistance à l’ampicilline.
L’affaire de tous
Que faire face à ces risques majeurs ? « L’OMS appelle les principales parties prenantes, les décideurs et les planificateurs, le grand public et les patients, les praticiens et les prescripteurs, les pharmaciens et les dispensateurs, ainsi que l’industrie pharmaceutique, à agir et à prendre leurs responsabilités pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens. » Si aujourd’hui la recherche doit se renforcer pour développer de nouveaux antibiotiques, le problème de la résistance bactérienne est bien l’affaire de tous, et donc de chacun d’entre nous, qui sommes invités à suivre quelques règles de base… (voir ci-dessous : antibiotiques, mode d’emploi).
Antibiotiques, mode d’emploi
- Ne vous procurez jamais d’antibiotiques sans ordonnance médicale.
- Ne vous attendez pas à ce que votre médecin vous prescrive des antibiotiques pour chaque infection. Les virus causent de nombreuses infections respiratoires, notamment les rhumes et la grippe. Les antibiotiques guérissent uniquement les infections bactériennes ; s’ils sont inefficaces pour soigner votre maladie, vous n’en avez donc pas besoin car ils vous rendront plus vulnérables à l’avenir.
- Si l’on vous prescrit des antibiotiques, suivez à la lettre les instructions du médecin ou du pharmacien. Allez jusqu’au terme du traitement prescrit, même si vous vous sentez mieux. Sinon, vous risquez une rechute avec des bactéries résistantes.
- N’utilisez pas de médicaments prescrits pour une autre personne ou une autre maladie.
- Essayez de prévenir les infections. Lavez-vous les mains régulièrement et encouragez votre famille et vos collègues à faire de même.
- La prévention de certaines infections bactériennes et virales par la vaccination constitue une autre action importante.
Source : Organisation mondiale de la santé (OMS).
"Combating Resistance: microbes and vectors"
Compte tenu de la menace que représentent les résistances aux microbes et aux vecteurs à l’échelle mondiale, l’Institut Pasteur a décidé d’axer la 4e édition du symposium du Réseau international des instituts Pasteur sur ces enjeux majeurs. Il réunira notamment des scientifiques, des cliniciens et des experts en santé publique pour :
- présenter des recherches de haut niveau pour identifier, surveiller ou prévoir l'apparition de pathogènes résistants et de vecteurs ;
- souligner les efforts actuels en science translationnelle pour développer de nouveaux outils et technologies nécessaires pour relever les défis du diagnostic et de la surveillance de ces menaces pour la santé ;
- examiner des solutions innovantes pour développer concrètement ces outils sur le terrain dans des contextes aux ressources limitées.