Publié le 2024-11-21 14:35:00. Des chercheurs américains ont mis au point une nouvelle approche d’édition génétique, basée sur la technologie CRISPR, pour contrer la propagation de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries, une menace sanitaire mondiale en pleine expansion.
- Une équipe de l’Université de Californie à San Diego a développé un système capable de désactiver les gènes de résistance aux antibiotiques au sein des populations bactériennes.
- Cette technologie, nommée pPro-MobV, utilise un mécanisme de transfert génétique inspiré du « forçage génétique » utilisé pour lutter contre des maladies transmises par les insectes.
- Les chercheurs ont démontré l’efficacité de cette méthode, notamment au sein des biofilms bactériens, des communautés particulièrement résistantes aux traitements.
La résistance aux antibiotiques (RA) représente un défi majeur pour la santé publique. L’adaptation constante des bactéries pathogènes et leur capacité à survivre aux traitements autrefois efficaces conduisent à l’émergence de « supermicrobes » de plus en plus difficiles à éradiquer. Les projections alarmantes de l’Organisation Mondiale de la Santé estiment que ces infections pourraient causer plus de 10 millions de décès chaque année à l’horizon 2050.
Les bactéries responsables de cette résistance prolifèrent dans divers environnements, notamment les hôpitaux, les stations d’épuration, les élevages et les piscicultures. Face à cette menace croissante, la communauté scientifique explore des solutions innovantes, et l’édition génétique apparaît comme une piste prometteuse.
Les professeurs Ethan Bier et Justin Meyer, de l’École des sciences biologiques de l’UC San Diego, ont conçu une stratégie originale pour éliminer les gènes de résistance. Leur approche s’appuie sur la technologie CRISPR, un outil d’édition génétique précis et puissant, et s’inspire du concept de « forçage génétique », utilisé pour contrôler la propagation de caractères indésirables chez les insectes, comme ceux liés au paludisme.
Le système développé par l’équipe, baptisé Pro-Active Genetics (Pro-AG) de deuxième génération pPro-MobV, est conçu pour se diffuser au sein des communautés bactériennes et désactiver les gènes responsables de la résistance aux antibiotiques.
« Avec pPro-MobV, nous avons transposé la réflexion génétique des insectes au monde bactérien, en créant un outil d’ingénierie des populations. »
Ethan Bier, membre du corps professoral du Département de biologie cellulaire et du développement.
Grâce à cette nouvelle technologie, une petite quantité de cellules modifiées peut neutraliser la résistance aux antibiotiques dans une population cible étendue.
Ce travail s’appuie sur des recherches antérieures menées dès 2019, en collaboration avec le professeur Victor Nizet (École de médecine de l’UC San Diego). Ces premières études avaient abouti à la création d’un système Pro-AG original, capable d’introduire une cassette génétique dans les bactéries, se répliquant entre les génomes et désactivant les gènes de résistance.
Cette cassette cible spécifiquement les gènes de résistance situés sur les plasmides, de petites molécules d’ADN circulaires présentes dans les cellules bactériennes. En s’insérant dans ces plasmides, elle perturbe le fonctionnement des gènes de résistance, rendant à nouveau les bactéries sensibles aux antibiotiques.
Le système pPro-MobV affine ce concept en utilisant le transfert conjugal, un processus de type « accouplement bactérien », pour déplacer les composants CRISPR d’une cellule à l’autre. Les résultats, publiés dans la revue npj Antimicrobiens and Resistance, démontrent que le système peut voyager à travers les canaux de transfert naturels formés entre les bactéries, distribuant ainsi les éléments neutralisant la résistance.
Un aspect particulièrement important de cette recherche est sa capacité à fonctionner au sein des biofilms. Ces communautés denses de microbes, adhérentes aux surfaces, sont notoirement difficiles à éliminer et jouent un rôle majeur dans les infections les plus graves. Elles permettent aux bactéries de survivre aux traitements antibiotiques en formant une barrière protectrice. L’approche développée par l’équipe de l’UC San Diego pourrait donc avoir des applications significatives dans les hôpitaux, la désinfection de l’environnement et la manipulation du microbiome.
« Le contexte du biofilm est particulièrement important, car il s’agit de l’une des formes de croissance bactérienne les plus difficiles à surmonter en clinique ou dans des environnements confinés tels que les étangs de fermes aquacoles et les usines de traitement des eaux usées. »
Ethan Bier, membre du corps professoral du Département de biologie cellulaire et du développement.
Les chercheurs explorent également la possibilité d’associer CRISPR à des bactériophages, des virus qui infectent les bactéries. Ces phages sont déjà utilisés pour lutter contre la résistance aux antibiotiques en contournant les défenses bactériennes et en délivrant du matériel génétique perturbateur. L’équipe envisage de combiner pPro-MobV avec ces phages modifiés pour renforcer l’efficacité du traitement.
En outre, la plateforme intègre un mécanisme de sécurité, la suppression basée sur l’homologie, permettant de retirer la cassette génétique insérée si nécessaire.
« Cette technologie est, à ma connaissance, l’un des rares moyens de pouvoir inverser activement la propagation des gènes résistants aux antibiotiques, plutôt que de simplement ralentir ou gérer leur diffusion. »
Justin Meyer, professeur au Département d’écologie, de comportement et d’évolution.