Pseudomonas aeruginosa, une bactérie environnementale qui peut provoquer des infections multirésistantes aux médicaments dévastatrices, en particulier chez les personnes souffrant de maladies pulmonaires sous-jacentes, a évolué rapidement puis s’est propagée à l’échelle mondiale au cours des 200 dernières années, probablement sous l’effet de changements dans le comportement humain, selon une nouvelle étude.
Le travail apparaît dans le journal Science.
P. aeruginosa est responsable de plus de 500 000 décès par an dans le monde, dont plus de 300 000 sont liés à la résistance aux antimicrobiens (RAM). Les personnes atteintes de maladies telles que la BPCO (lésions pulmonaires liées au tabagisme), la mucoviscidose (MF) et les bronchiectasies non liées à la MF sont particulièrement sensibles.
On ignorait jusqu’à présent comment P. aeruginosa est passé d’un organisme environnemental à un agent pathogène humain spécialisé. Pour étudier cette question, une équipe internationale dirigée par des scientifiques de l’Université de Cambridge a examiné les données ADN de près de 10 000 échantillons prélevés sur des individus, des animaux et des environnements infectés dans le monde entier.
En cartographiant les données, l’équipe a pu créer des arbres phylogénétiques – des « arbres généalogiques » – qui montrent comment les bactéries des échantillons sont liées les unes aux autres. Fait remarquable, ils ont découvert que près de sept infections sur dix sont causées par seulement 21 clones génétiques, ou « branches » de l’arbre généalogique qui ont rapidement évolué (en acquérant de nouveaux gènes de bactéries voisines) et se sont ensuite propagées à l’échelle mondiale au cours des 200 dernières années.
Cette propagation s’est probablement produite en raison du fait que les gens ont commencé à vivre dans des zones densément peuplées, où la pollution de l’air rendait nos poumons plus sensibles aux infections et où les possibilités de propagation des infections étaient plus nombreuses.
Ces clones épidémiques ont une préférence intrinsèque pour infecter certains types de patients, certains privilégiant les patients atteints de mucoviscidose et d’autres les personnes non atteintes. Il s’avère que les bactéries peuvent exploiter un défaut immunitaire jusqu’alors inconnu chez les personnes atteintes de mucoviscidose, leur permettant de survivre dans les macrophages. Les macrophages sont des cellules qui « mangent » les organismes envahisseurs, les détruisent et empêchent l’infection de se propager. Mais un défaut jusqu’alors inconnu du système immunitaire des patients atteints de mucoviscidose signifie qu’une fois que le macrophage a avalé P. aeruginosa, il est incapable de s’en débarrasser.
Après avoir infecté les poumons, ces bactéries évoluent ensuite de différentes manières pour devenir encore plus spécialisées dans un environnement pulmonaire particulier. Il en résulte que certains clones peuvent être transmis entre patients atteints de mucoviscidose et d’autres clones entre patients non atteints de mucoviscidose, mais presque jamais entre groupes de patients atteints de mucoviscidose et non atteints de mucoviscidose.
Le professeur Andres Floto, directeur du UK Cystic Fibrosis Innovation Hub à l’Université de Cambridge et au Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust, et auteur principal de l’étude, a déclaré : « Nos recherches sur Pseudomonas nous ont appris de nouvelles choses sur la biologie de la fibrose kystique et ont révélé des moyens importants par lesquels nous pourrions améliorer l’immunité contre les bactéries invasives dans cette maladie et potentiellement dans d’autres.
« D’un point de vue clinique, cette étude a révélé des informations importantes sur Pseudomonas. L’accent a toujours été mis sur la facilité avec laquelle cette infection peut se propager entre les patients atteints de mucoviscidose, mais nous avons montré qu’elle peut également se propager avec une facilité inquiétante entre d’autres patients. Cela a des conséquences très importantes pour le contrôle des infections dans les hôpitaux, où il n’est pas rare qu’une personne infectée se trouve dans un service ouvert avec une personne potentiellement très vulnérable.
« Nous avons une chance incroyable à l’hôpital Royal Papworth où nous avons des chambres individuelles et développé et évalué un nouveau système de traitement de l’air pour réduire la quantité de bactéries en suspension dans l’air et protéger tous les patients.
Le Dr Aaron Weimann, du Victor Phillip Dahdaleh Heart & Lung Research Institute de l’Université de Cambridge et premier auteur de l’étude, a déclaré : « Il est remarquable de constater la vitesse à laquelle ces bactéries évoluent et peuvent devenir épidémiques, et la façon dont elles peuvent se spécialiser dans un environnement pulmonaire particulier. Nous avons vraiment besoin d’un dépistage systématique et proactif de tous les groupes de patients à risque pour détecter et, espérons-le, prévenir l’émergence de nouveaux clones épidémiques. »
Plus d’information:
Aaron Weimann et al, Évolution et adaptation spécifique à l’hôte de Pseudomonas aeruginosa, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adi0908. www.science.org/doi/10.1126/science.adi0908