Les antibiotiques sont des médicaments puissants et à action rapide, développés pour lutter contre les infections bactériennes. Cependant, leur fiabilité a diminué ces dernières années, à mesure que les bactéries résistantes aux antibiotiques se développent et se propagent. Staphylococcus aureus est l’une des principales causes d’infection et de décès liées à la résistance aux antibiotiques. C’est également l’infection bactérienne la plus fréquente chez les personnes atteintes de diabète sucré, une maladie chronique qui affecte le contrôle de la glycémie et réduit la capacité de l’organisme à lutter contre les infections.
Les microbiologistes Brian Conlon, PhD, et Lance Thurlow, PhD, de l’UNC School of Medicine, ont montré que les personnes atteintes de diabète sont également plus susceptibles de développer des souches de Staphylococcus aureus résistantes aux antibiotiques. Leurs résultats, publiés dans Science Advances, illustrent la manière dont l’environnement microbien des diabétiques génère des mutations résistantes, tout en suggérant des moyens de lutter contre la résistance aux antibiotiques dans ce groupe de patients. “Nous avons constaté que la résistance aux antibiotiques apparaît beaucoup plus rapidement dans les modèles de diabète que dans les modèles de maladies non diabétiques”, a déclaré Conlon, professeur associé à l’Institut de microbiologie et d’immunologie. Cette interaction entre les bactéries et le diabète pourrait être un facteur essentiel dans le développement et la propagation rapides de la résistance aux antibiotiques.
Étude avec des antibiotiques dans un modèle de souris diabétique
Le diabète affecte la capacité de l’organisme à contrôler un type de sucre appelé glucose, ce qui entraîne souvent une accumulation de glucose en excès dans la circulation sanguine. Staphylococcus aureus se nourrit de ces niveaux élevés de sucre et peut ainsi se multiplier plus rapidement. La bactérie peut également se développer sans conséquences, car le diabète affecte également la capacité du système immunitaire à détruire les cellules et à contrôler les infections. L’augmentation du nombre de bactéries lors d’une infection diabétique augmente également la probabilité d’une résistance. Des mutations aléatoires apparaissent et certaines développent une résistance aux facteurs de stress externes tels que les antibiotiques. Une fois qu’un mutant résistant est présent dans une infection diabétique, il prend rapidement le contrôle de la population et utilise l’excès de glucose pour se développer rapidement.
“Staphylococcus aureus est unique pour tirer profit de cet environnement diabétique”, explique Thurlow, professeur adjoint de microbiologie et d’immunologie, qui partage son temps entre l’école de médecine de l’UNC et l’école de dentisterie Adams. “Dès que cette mutation résistante apparaît, il y a un excès de glucose et le système immunitaire n’est pas en mesure d’éliminer le mutant, de sorte qu’il prend le contrôle de l’ensemble de la population bactérienne en quelques jours”.
Conlon, spécialiste de l’échec des traitements antibiotiques, et Thurlow, expert de la pathogenèse staphylococcique dans le diabète, s’intéressent depuis longtemps à la comparaison de l’efficacité des antibiotiques dans un modèle avec et sans diabète. Grâce à leurs liens au sein du département de microbiologie et d’immunologie, les chercheurs ont réuni leurs laboratoires pour mener une étude sur les antibiotiques dans un modèle de souris diabétique pour une infection à S. aureus .
Les bactéries développent une résistance au médicament
Tout d’abord, l’équipe a préparé un modèle de souris présentant une infection bactérienne de la peau et des tissus mous. Les modèles de souris ont été divisés en deux groupes : Une moitié a reçu un composé qui tue sélectivement les cellules du pancréas et les rend diabétiques, tandis que l’autre moitié n’a pas reçu le composé. Les chercheurs ont ensuite infecté des modèles diabétiques et non diabétiques avec S. aureus et les ont traités avec de la rifampicine, un antibiotique contre lequel des résistances se développent très rapidement. Après cinq jours d’infection, il était temps d’observer les résultats.
Les chercheurs ont rapidement constaté que la rifampicine n’avait pratiquement aucun effet sur les modèles diabétiques. Ils ont donc prélevé des échantillons pour les analyser. Ils ont été choqués de constater que les bactéries avaient développé une résistance à la rifampicine et que l’infection contenait plus de cent millions de bactéries résistantes à la rifampicine. Dans les modèles non diabétiques, il n’y avait pas de bactéries résistantes à la rifampicine. Plus surprenant encore, la mutation a pris le contrôle de toute l’infection en seulement quatre jours. Ensuite, les modèles diabétiques et non diabétiques ont été inoculés avec du Staphylococcus aureus comme précédemment, mais cette fois avec un nombre connu de bactéries résistantes à la rifampicine. Ici aussi, ces bactéries ont rapidement pris le relais de l’infection diabétique, mais après quatre jours de traitement à la rifampicine, elles n’ont subsisté qu’à l’état de sous-population dans les modèles non diabétiques.
Étude du développement de la résistance chez les humains (diabétiques et non diabétiques)
Ces nouvelles découvertes ont soulevé de nombreuses questions. Les chercheurs sont toutefois certains que le développement de la résistance aux antibiotiques chez les personnes atteintes de diabète pourrait devenir problématique pour la population dans son ensemble. Les souches bactériennes résistantes aux antibiotiques se propagent d’une personne à l’autre de la même manière que d’autres bactéries et virus – par l’air, sur les poignées de porte et par la nourriture que nous consommons. La prévention de ce type d’infections est donc une priorité absolue.
Que peut-on donc faire pour l’éviter ? Les laboratoires de Conlon et Thurlow ont montré que la réduction du taux de glycémie chez des modèles de diabète (par l’administration d’insuline) prive les bactéries de leur carburant, maintient leur nombre à distance et réduit la probabilité d’apparition de mutations résistantes aux antibiotiques. Leurs résultats suggèrent que le contrôle de la glycémie par l’administration d’insuline pourrait être la clé de la prévention de la résistance aux antibiotiques. Lorsque les chercheurs ont administré de l’insuline à leurs souris, elles ont pu normaliser leur taux de glycémie et il n’y a pas eu cette multiplication rapide de bactéries résistantes.
Maintenant, les chercheurs étendent leurs efforts pour étudier le développement de la résistance chez les humains (diabétiques ou non) et d’autres bactéries d’intérêt résistantes aux antibiotiques, dont Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa et Streptococcus pyogenes. Reconnaissant l’importance du rôle de l’hôte dans le développement de la résistance aux antibiotiques, les experts prévoient de mener des études similaires sur des patients subissant une chimiothérapie et sur des receveurs de transplantations récentes, afin de voir si ces populations sont également sujettes à des infections résistantes aux antibiotiques.