Dans une étude publiée dans Celluledes scientifiques de l’Université nationale de Singapour (NUS) et de l’Imperial College de Londres ont découvert une nouvelle façon par laquelle les bactéries transmettent leurs gènes, leur permettant d’évoluer beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant.
Dirigé par le professeur adjoint John Chen du département de microbiologie et d’immunologie et du programme de recherche translationnelle sur les maladies infectieuses de la NUS Yong Loo Lin School of Medicine (NUS Medicine), les informations pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre comment les bactéries pathogènes évoluent et deviennent de plus en plus virulentes et résistant aux antibiotiques.
La capacité de partager du matériel génétique est le principal moteur de l’évolution microbienne car elle peut transformer une bactérie bénigne en un agent pathogène mortel en un instant. Les phages, les virus des bactéries, peuvent agir comme des conduits permettant aux gènes de se transférer d’une bactérie à une autre par un processus connu sous le nom de transduction génétique.
Actuellement, il existe trois mécanismes de transduction connus : généralisé, spécialisé et latéral. La transduction latérale a également été découverte par les mêmes groupes de chercheurs en 2018, et elle est au moins mille fois plus efficace que le mécanisme suivant le plus puissant, la transduction généralisée.
Le nouveau processus est appelé cotransduction latérale, et les architectes derrière cette nouvelle fréquence et vitesse d’évolution bactérienne sont les îlots de pathogénicité de Staphylococcus aureus (SaPI), qui sont des éléments d’ADN égoïstes qui exploitent et parasitent les phages et sont généralement intégrés dans les chromosomes de S. . aureus isolats.
S. aureus est un type de bactérie qui peut causer des infections à staphylocoques chez les humains et les animaux. Bien qu’il se manifeste principalement par des infections cutanées, il peut devenir mortel s’il se propage dans le sang et infecte les organes, les os ou les articulations.
Le professeur José R. Penadés du Département des maladies infectieuses et directeur du Centre de biologie de la résistance bactérienne à l’Imperial College de Londres, a déclaré : « Cette percée met en lumière une nouvelle voie par laquelle les bactéries évoluent. superbactéries, comprendre les mécanismes à l’origine de l’évolution bactérienne devient de plus en plus critique. »
Ce processus nouvellement découvert, la cotransduction latérale, rivalise avec la transduction latérale en termes d’efficacité mais surpasse cette dernière en polyvalence et en complexité. Bien que la transduction latérale ne se produise que lorsque les phages dormants dans les génomes bactériens sont réactivés et initient la reproduction dans le cycle lytique, la cotransduction latérale peut se produire pendant le processus de réactivation et l’infection de nouvelles cellules bactériennes.
De plus, contrairement aux phages qui sacrifient leurs gènes pour transmettre l’ADN de l’hôte bactérien, les SaPI peuvent se transférer complètement intacts avec l’ADN bactérien par cotransduction latérale. Cette capacité remarquable leur permet de répéter perpétuellement le processus, ce qui les rend nettement plus puissants et efficaces dans la transmission des gènes bactériens.
Le professeur adjoint Chen a déclaré : « Grâce à l’étude, nous avons démontré que les bactéries peuvent évoluer beaucoup plus rapidement que nous ne le pensions. Alors que la transduction génétique a toujours été le domaine exclusif des phages, dans une ironie inattendue, nos recherches ont montré que les parasites du les parasites les plus prolifiques de la planète (les phages) sont probablement les agents de transduction les plus puissants et les plus efficaces actuellement connus. »
Le professeur Chng Wee Joo, vice-doyen de NUS Medicine, a déclaré : « Cette découverte révolutionnaire aura un impact sur la façon dont nous comprenons comment les bactéries évoluent par transfert de gènes, et leurs implications potentielles sur les infections et les maladies bactériennes. Cette recherche est également primordiale pour informer un traitement sûr. décisions en milieu clinique, et c’est un honneur absolu que nos travaux soient publiés dans cette prestigieuse revue. »
La montée des superbactéries a appelé à de nouvelles façons de traiter les souches résistantes aux antibiotiques. L’une de ces méthodes qui a gagné du terrain ces dernières années est la phagothérapie, qui implique l’utilisation de phages pour éliminer les bactéries nocives dans les infections et les maladies. Cependant, au lieu de simplement combattre les bactéries, certains phages thérapeutiques pourraient s’avérer être les complices involontaires des SaPI ou d’autres éléments apparentés capables de cotransduction latérale.
Selon le professeur Penadés, « Ce processus se produit probablement également chez diverses autres espèces bactériennes. Cette découverte révolutionnaire marque un changement de paradigme dans notre compréhension de l’évolution bactérienne et influencera énormément la manière dont nous combattons la résistance aux antibiotiques. »
« Ils [phages] pourraient être utilisées pour détruire des bactéries à court terme mais finiraient par propager des gènes nocifs à d’autres cellules à long terme, ce qui pourrait s’avérer désastreux. Avec cette nouvelle façon de comprendre les mécanismes évolutifs des organismes pathogènes, il est important que les phages thérapeutiques soient soigneusement contrôlés avant d’être utilisés pour la thérapie », a déclaré Chen.
Plus d’information:
Melissa Su Juan Chee et al, Transfert d’îlots à double pathogénicité par superposition de transduction latérale, Cellule (2023). DOI : 10.1016/j.cell.2023.07.001