Le fléau de la résistance aux antibiotiques: le rôle important de l’environnement

Le fléau de la résistance aux antibiotiques: le rôle important de l’environnement

La résistance aux antibiotiques et les gènes associés sont omniprésents et anciens, avec la plupart des gènes codant pour la résistance chez les pathogènes humains provenant de bactéries de l’environnement naturel, par exemple les gènes de résistance aux β-lactamases et aux fluoroquinolones, tels que qnr. Les gènes de résistance ont été renforcés par l’activité humaine moderne et son influence sur le résistome environnemental. Ceci souligne l’importance d’inclure le rôle des vecteurs environnementaux, tels que la diversité génétique bactérienne dans le sol et l’eau, dans la gestion du risque de résistance. réduire la propagation des gènes de résistance des bactéries environnementales aux agents pathogènes humains, réduire la propagation des bactéries résistantes aux personnes et aux animaux par les aliments, les déchets et l’eau, et minimiser les taux d’antibiotiques et de bactéries résistantes aux antibiotiques introduits dans l’environnement. doit inclure une meilleure gestion des déchets contenant des antibiotiques Résidus ic et micro-organismes résistants aux antibiotiques

Les infections résistantes deviennent plus difficiles voire impossibles à traiter avec les antibiotiques actuels, conduisant à des infections entraînant une morbidité et une mortalité plus élevées, imposant des coûts énormes à notre société Cette résistance croissante implique de nombreux pathogènes humains communs, y compris Enterococcus faecium, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et d’autres espèces d’Enterobacter Cependant, beaucoup de ces bactéries et / ou leurs modes de résistance proviennent de l’environnement naturel, y compris les bactéries dans les sols et l’eau. Le développement de la résistance aux antibiotiques n’est pas seulement un problème local de santé publique, mais englobe des influences environnementales plus larges, amplifiées par les voyages internationaux et le commerce mondial des denrées alimentaires.L’OMS a récemment annoncé une série de politiques qui, si elles étaient appliquées, devraient atténuer l’émergence et la dissémination des organismes résistants aux antibiotiques Ces initiatives ont mis l’accent sur la gestion des antibiotiques en milieu hospitalier et communautaire et la réduction de l’utilisation des antibiotiques dans la production animale. Cependant, si nous voulons mieux gérer la résistance aux antibiotiques, Une meilleure compréhension des impacts des activités humaines sur le développement de la résistance aux antibiotiques est nécessaire, comme l’utilisation d’antibiotiques non humains, les déchets de fabrication pharmaceutique, les rejets domestiques et agricoles dans l’environnement, l’influence d’un mauvais assainissement et des approvisionnements en eau peu sûrs. Les impacts anthropiques modifient les réservoirs environnementaux de gènes de résistance, le «resistome» , qui augmentera la probabilité de recrutement de gènes de résistance dans des agents pathogènes cliniquement pertinents Par exemple, traitement des eaux usées, fabrication de médicaments et effluents agricoles. résidus et bactéries résistantes, sélectionnées dans les voies digestives des personnes ou des animaux par utilisation d’antibiotiques L’exposition de bactéries environnementales aux antibiotiques ainsi qu’à un grand nombre de bactéries résistantes peut accélérer l’évolution de la résistance, augmenter l’abondance et la distribution des gènes de résistance critique pour le développement de la résistance clinique et l’augmentation des échanges de gènes de résistance aux antibiotiques entre les bactéries Les humains et les animaux sont reliés entre eux par l’environnement et il est important de considérer la résistance aux antibiotiques dans le concept « One Health ». qui fournit une stratégie globale pour élargir la collaboration interdisciplinaire et la communication

LES GÈNES DE RÉSISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES SONT UBIQUITS ET ANCIENS

Notre monde est habité par environ × bactéries, dont la grande majorité ne sont pas pathogènes. Grâce au temps de l’évolution, les microorganismes ont développé des capacités de biosynthèse de produits chimiques toxiques pour les bactéries, « antibiotiques » Les bactéries environnementales, qui datent de milliards d’années et qui datent d’avant l’ère moderne des antibiotiques, sont porteuses de gènes codant pour la résistance aux antibiotiques, qui sont devenus très importants en médecine , mais seulement parce qu’environ La capacité à lier quantitativement le transfert de gènes de résistance spécifiques de souches environnementales à des agents pathogènes humains a été difficile et, grossièrement sous-estimée, bien que l’ancienne nature de la souche soit cultivable. la résistance de l’environnement est claire Par exemple, des bactéries viables résistantes à plusieurs médicaments ont été cultivées dans la grotte de Lechuguilla au Nouveau-Mexique même si elles ont été totalement isolées pour & gt; millions de années Ces bactéries étaient résistantes au moins aux antibiotiques et souvent aux antibiotiques, y compris les β-lactamines, les aminoglycosides et les macrolides, ainsi que les nouveaux médicaments tels que la daptomycine, le linézolide, la télithromycine et la tigécycline. , suggérant que l’utilisation du microbiome environnemental pourrait être utilisée pour lutter contre la résistance par le développement de nouveaux antibiotiques conçus pour ne pas être inactivés par ces mécanismes. De même, l’ADN extrait du pergélisol béringien âgé de plus de 1 an contient des gènes codant pour la résistance aux β-lactames, En outre, les principales classes de β-lactamases sont antérieures à l’existence de l’homme. Les β-lactamases de classe A ont évolué il y a environ un milliard d’années et ont été transférées horizontalement dans les bactéries gram-positives à propos des bactéries gram-positives. il y a des millions d’années La famille de gènes, y compris le prog En général, ces études fournissent des preuves convaincantes de l’ampleur du résistome dans les souches environnementales et de la capacité intrinsèque pour toutes les bactéries à acquérir une résistance. Quels sont les gènes qui confèrent une résistance aux antibiotiques à des concentrations cliniquement pertinentes? omniprésente Une explication est que les bactéries qui produisent des antibiotiques doivent leur résister pour éviter l’autodestruction. Dans un environnement microbien très diversifié et compétitif comme le sol, les bactéries résistantes aux antibiotiques auront un avantage compétitif contre les bactéries sensibles. En outre, les antibiotiques sont des produits de métabolisme secondaire, et certains ont des fonctions physiologiques importantes à différentes concentrations, y compris la régulation de l’expression génique et la communication entre bactéries Les antibiotiques à des concentrations sublétales peuvent favoriser les échanges génétiques par des voies multiples impliquant diverses réactions de stress Fréquence du transfert de tétracycline-resista En outre, les antibiotiques présents dans les aliments pour animaux induisaient des prophages dans les microbiomes fécaux porcins et contribuaient au transfert des gènes de résistance à médiation par les phages , ce qui mettait l’accent sur les concentrations plasmatiques de β-lactamines. Plusieurs vecteurs environnementaux pour le transfert horizontal de gènes de résistance Enfin, de nombreuses bactéries, tout en étant résistantes à de multiples antibiotiques, peuvent en réalité utiliser les antibiotiques comme seule source de carbone . L’origine ancienne des gènes de résistance souligne la nécessité de L’utilisation d’antibiotiques chez les humains et les animaux, les principaux moteurs de l’émergence moderne de la résistance En Australie, de faibles niveaux de résistance aux fluoroquinolones chez les agents pathogènes clés résultent de l’utilisation restreinte de quinolones chez les humains et de l’absence d’utilisation chez les animaux

L’ACTIVITÉ HUMAINE AMÉLIORE LA RÉSISTANCE ENVIRONNEMENTALE

Les dernières années avec des millions de tonnes traitées en De nombreux antibiotiques sont excrétés inchangés, sont persistants et peuvent être détectés en aval des stations d’épuration et à proximité des champs recevant du fumier Dans les effluents traités et les boues d’épuration Bien qu’elles se situent bien en deçà des CMI minimales inhibitrices, même de faibles concentrations procurent des avantages sélectifs à certaines souches résistantes Des concentrations bien supérieures aux CMI milligrammes par litre ont été observées dans les CMI traitées. Les concentrations d’antibiotiques dans les effluents hospitaliers non traités sont plus faibles, mais toujours dans la plage des microgrammes par litre Le traitement des eaux usées et les effluents hospitaliers sont donc potentiellement « Points chauds » pour le enrichissement et transmission de bactéries résistantes Nous libérons également un grand nombre de bactéries résistantes qui se sont multipliées exponentiellement dans les voies digestives des personnes et des animaux traités aux antibiotiques. Ces bactéries, dans les effluents agricoles et les eaux usées, hébergent des gènes de résistance et des éléments génétiques entre bactéries Les commensaux ainsi que les pathogènes sont des sources importantes de gènes de résistance qui peuvent être partagés, conduisant éventuellement à des infections humaines et à des maladies La sélection indirecte pour la résistance aux antibiotiques doit également être envisagée. sur les mêmes éléments génétiques que ceux conférant une résistance aux antibiotiques , provoquant une résistance croiséeLa résistance aux antibiotiques peut être acquise par mutation de l’ADN existant, absorption de l’ADN étranger par transformation ou transduction médiée par les phages, et / ou par conjugaison échange d’ADN directement d’autres bactéries Transposition de l’ADN wi Les génomes minces jouent également un rôle important dans la mobilisation des déterminants de résistance Le transfert horizontal de gènes est très important dans l’évolution et la transmission des gènes de résistance entre les espèces et inclut le mouvement des gènes de résistance des bactéries fécales aux bactéries environnementales. c’est-à-dire l’émergence de nouveaux mécanismes de résistance acquise chez les pathogènes, gènes initialement présents dans les bactéries inoffensives La transduction a été identifiée comme importante dans l’échange de ces gènes avec d’autres organismes, en particulier en eau douce. Les intrants ont augmenté les réservoirs de bactéries résistantes, y compris la résistance acquise significative dans les souches pathogènes Il existe une corrélation entre les humains, les animaux et l’environnement. mouvement des bactéries résistantes dans l’environnement Les bactéries productrices de BLSE provoquent des infections graves dans le monde entier et peuvent être récupérées dans les aliments destinés à la consommation humaine et animale Cependant, seulement après l’apparition des E. coli productrices de BLSE l’organisme identifié ensuite chez la faune, suggérant que les E. coli productrices de BLSE sont probablement disséminées par l’intermédiaire du fumier De même, un gène mecA a été récemment identifié à partir d’ADN de phage isolé à partir de déchets et d’eau naturelle, bien que sa présence ne soit pas corrélée avec la contamination fécale L’émergence de nouvelles souches de SARM chez les animaux et les multiples événements de transfert de gènes de résistance à la méthicilline qui ont eu lieu dans ces souches indiquent la puissante pression sélective exercée par l’utilisation d’antibiotiques en agriculture . L’émergence rapide d’infections associées à la multirésistance chez les Acinetobacter Dans le s-s, Acinetobacter, un organisme Gram négatif communément trouvé dans le sol et l’eau, était souvent sensible aux antibiotiques. Aujourd’hui, Acinetobacter est l’une des bactéries Gram négatif les plus difficiles à contrôler et à traiter Des épidémies ont été associées avec contamination de l’environnement hospitalier et de l’équipement avec des souches multi-résistantes Baumannii multirésistant A Baumannii possède presque tous les mécanismes typiques de résistance, par exemple de multiples β-lactamases, y compris les carbapénamases, les enzymes modificatrices d’aminoglycosides et les pompes d’efflux de médicaments qui rendent l’organisme résistant à presque tous les types de résistance. Toutes les classes d’antibiotiques Les îlots de résistance du chromosome d’A baumannii possèdent un grand nombre de gènes de résistance et d’éléments génétiques mobiles, et expliquent les mécanismes sophistiqués de résistance de cette espèce . La plupart de ces gènes de résistance ont été acquis de Pseudomonas, Salmonella ou E. coli , probablement à médiation par des réservoirs environnementaux

PREUVES QUE DES AGENTS PATHOGÈNES HUMAINS ONT ACQUIS DES GÈNES DE RÉSISTANCE PROVENANT DE BACTÉRIES ENVIRONNEMENTALES

Ce sont des analyses de preuves phylogénétiques des séquences de gènes et de leur contexte, révélant les signatures historiques des déterminants de la résistance, et des preuves épidémiologiques directes provenant d’endroits où l’assainissement est insuffisant, en particulier une mauvaise consommation d’alcool. qualité de l’eauLes gènes aquatiques de résistance aux gènes de résistance à la quinolone qnr sur son chromosome sont des organismes aquatiques tels que l’espèce Shewanella Chez l’homme, les gènes qnr à plasmides sont plus communément identifiés dans les souches d’Enterobacteriaceae infections, en particulier E. coli et Salmonella Cependant, dans l’environnement naturel, ce gène se trouve principalement dans les espèces d’origine hydrique, telles que les espèces Aeromonas et les espèces Citrobacter, et dans la famille des Vibrionaceae L’origine de CTX-Ms était dans les espèces Kluyvera. est inconnu si la mobilisation de l’ancêtre Des gènes sont apparus dans l’environnement ou dans le microbiome humain Kluyvera a été récupéré dans l’eau, le sol, les eaux usées, les puits hospitaliers et les aliments d’origine animale , mais rarement dans des infections cliniques humaines. comme KLUC-, une β-lactamase chromosomique trouvée dans Kluyvera cryocrescens Bien que beaucoup d’entre elles n’aient pas encore été identifiées dans des cas cliniques, elles représentent un réservoir de nouvelles BLSE cliniques potentielles

L’EAU COMME CHEMIN DE DISSEMINATION POUR LA RESISTANCE

Les bactéries ne vivent pas isolément mais sont facilement dispersées dans le monde par les humains, les animaux, les plantes, le sol, l’eau et l’air. Une voie d’exposition sous-estimée pour la dissémination de la résistance aux antibiotiques est l’eau et des bactéries multirésistantes ont été détectées. sources d’eau, y compris l’eau potable C’est une préoccupation majeure dans les pays en voie de développement et a été une voie importante pour la transmission de bactéries pathogènes aux populations des pays développés dans le passé. La consommation ou la manipulation de l’eau, traitée ou non peut conduire à la colonisation du tractus gastro-intestinal chez l’homme et des animaux porteurs de bactéries contenant des gènes de résistance. Ceci peut entraîner l’échange de gènes avec des bactéries commensales ou pathogènes déjà présentes dans l’intestin humain / animal ch. l’irrigation de plantes pour la consommation animale et humaine, contaminant des produits qui pourraient aussi entraîner une colonisation humaine / animale avec un organe résistant aux antibiotiques ismsFreshwater est un véhicule important pour la propagation et l’émergence de la résistance aux antibiotiques Récemment, les gènes de métallo-β-lactamase-NDM de New Delhi se sont révélés largement disséminés dans de nombreuses espèces bactériennes différentes dans les sources d’eau. des gènes NDM dans les bactéries dans les échantillons d’eau potable municipaux chlorés en Inde Ces gènes NDM ont été identifiés parmi de nouvelles espèces incluant Shigella boydii, Vibrio cholerae et Aeromonas caviae Le transfert de gènes NDM à E coli, Salmonella Enteritidis et Shigella sonnei était optimal à ° C, la température maximale quotidienne moyenne entre avril et octobre dans cette région de l’Inde. Ce gène spécifique est très préoccupant pour la santé publique car il confère une résistance à toutes les β-lactamines, y compris les carbapénèmes, et coexiste beaucoup d’autres déterminants de la résistance Cela signifie qu’avec la transmission rapide et simultanée de la résistance peut se produire à presque tous les antibi D’après les évaluations des risques de l’OMS, Shuval et al ont estimé qu’il y a plus d’un million de cas de maladies gastro-intestinales dans les eaux côtières, que ce soit par les loisirs ou en mangeant. crustacés crus ou légèrement cuits Ceci n’est pas en soi une preuve de la mobilisation de bactéries résistantes de l’environnement à la clinique, mais illustre l’ampleur de l’exposition humaine directe à l’eau contaminée. les eaux de baignade, le transport de CTX-M dans les bactéries entériques peut être aussi élevé que les bactéries résistantes à Salmonella Typhi, causant des infections humaines souvent après exposition / consommation d’eau potable ou d’aliments contaminés. a été initialement signalé au début s et en outre soutenu par épidémiologique La plupart des infections surviennent dans les pays en développement, où l’approvisionnement en eau est souvent de mauvaise qualité, similaire à celui des pays développés du siècle, où la qualité de l’eau et les infections à Salmonella Typhi sont très répandues. était attribuable à la consommation d’eau municipale au Tadjikistan Les infections multirésistantes à Salmonella Typhi, impliquant des personnes au Népal, étaient dues à l’absence de processus de chloration dans l’installation locale de traitement des eaux Seulement lorsque l’eau potable a été fournie à la majorité de la population ont été contrôlées de telles infections ou pratiquement éliminées

CONCLUSIONS

Le métagénome bactérien est vaste et les bactéries sont promiscueuses. Des événements rares de transfert de gène peuvent être cliniquement significatifs, mais cette immensité rend très difficile de déterminer quand et où les événements de transfert de gène ont conduit à une résistance acquise chez les agents pathogènes humains. notre compréhension croissante de l’origine ancienne et l’évolution moderne des gènes de résistance aux antibiotiques ont démontré le rôle important de l’environnement dans l’émergence et la propagation de la résistance. Diverses activités humaines ont contribué à l’évolution rapide de la résistance aux antibiotiques depuis le début de l’antibiothérapie. Cependant, bien que les produits alimentaires puissent avoir les limites maximales de résidus d’antibiotiques établies, il n’y a pas d’indication de seuil concernant la présence de bactéries résistantes dans les aliments, les déchets animaux et les sources d’eau. ou détermination de la résistance Les directives actuelles sur la qualité de l’eau tendent à se concentrer uniquement sur des bactéries spécifiques, mais ne contiennent pas d’indications appropriées sur la présence d’antibiotiques introduits par les fabricants, l’élimination domestique, l’agriculture et / ou le secteur médical. Par conséquent, de nouvelles orientations sont nécessaires et des mesures sont prises pour réduire les pressions de sélection dans les environnements naturels et d’élevage / aquaculture et pour réduire les taux d’exposition humaine aux souches résistantes. Pruden et al ont recommandé l’utilisation du compostage et de la digestion du fumier pour la dégradation de tout antibiotique résiduel présent dans le fumier animal, ainsi que la nécessité d’une gestion des risques pour minimiser les résidus d’antibiotiques et les bactéries résistantes dans les élevages intensifs. pour de meilleures méthodes d’élevage pour les poissons de diminuer les niveaux de di En outre, plusieurs recommandations ont été faites pour l’élimination des antibiotiques ou des gènes de résistance aux antibiotiques présents dans les stations d’épuration, en considérant les différents composants du processus de nettoyage de l’eau comme des points de contrôle critiques. Néanmoins, l’augmentation de la résistance aux antibiotiques ne sera pas inversée seulement en supprimant la pression sélective. Le taux d’acquisition de résistance provenant de sources intrinsèques doit être réduit, en particulier pour les agents pathogènes humains. Une approche de la santé est clairement nécessaire pour aborder toutes les différentes contributions qui contribuent au développement et à la dissémination d’organismes résistants aux antimicrobiens. Tous les secteurs travaillant indépendamment ne sont pas suffisants; les communications et les collaborations doivent être renforcées pour être efficaces et avoir un impact

Remarques

Soutien financier Ce manuscrit a été conçu à l’atelier sur la résistance aux antimicrobiens dans l’environnement: évaluer et gérer les effets des activités anthropiques, tenu à Montebello, Québec, Canada, le – mars. L’atelier était parrainé par la Société canadienne de microbiologie avec le soutien financier d’AstraZeneca, Pfizer Animal Health, Hoffman-La Roche, GlaxoSmithKline, Unilever, Huvepharma, l’American Cleaning Institute, l’Institut canadien de la santé animale, le ministère fédéral allemand de l’Environnement, de la Conservation de la nature et de la Sécurité nucléaire, Santé Canada et l’Agence de santé publique du Canada. Canada DGJL a reçu une subvention institutionnelle du Conseil de recherche suédois, et WHG a reçu un financement institutionnel pour se rendre à la réunion de la Société canadienne de microbiologie Conflits d’intérêts potentiels Tous les auteurs: Aucun conflit signaléTous les auteurs ont soumis le formulaire ICMJE pour la divulgation des conflits potentiels de Conflits d’intérêts que l’éditeur s considèrent pertinent au contenu du manuscrit ont été divulgués