Antibiotiques et résistance bactérienne : cours de 1re SVT

Tu as déjà vu, dans les chapitres sur l'immunité, que ton organisme se défend seul contre beaucoup de microbes. Parfois, cela ne suffit pas et le médecin prescrit un antibiotique. Ces médicaments soignent des infections d'origine bactérienne : pneumonies, otites, méningites, infections urinaires ou septicémies, par exemple.⁴ Ils ont sauvé des millions de vies.⁴

Mais leur efficacité est menacée. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) avertit qu'on risque, à l'avenir, de ne plus disposer d'antibiotiques pour soigner des infections bactériennes courantes.⁴ La cause porte un nom : la résistance bactérienne, ou antibiorésistance.

Ce chapitre répond à trois questions. D'où viennent les bactéries résistantes ? Pourquoi les antibiotiques les favorisent-ils ? Que peut-on faire, à ton échelle et à celle de la société ? Pour y répondre, tu mobiliseras ce que tu sais de l'ADN, des mutations et de la sélection naturelle.

D'où viennent ces molécules ? Un grand nombre d'antibiotiques sont des molécules naturelles, fabriquées par des champignons ou par d'autres bactéries. Ces organismes les produisent pour éliminer les bactéries concurrentes qui vivent dans le même milieu.⁶ Autrement dit, la « guerre chimique » entre micro-organismes existe depuis très longtemps, bien avant la médecine.

De très nombreux antibiotiques sont connus, mais un peu plus d'une centaine seulement sont utilisables en médecine : les autres sont trop toxiques, trop instables ou mal assimilés par l'organisme humain.⁶ Les médicaments actuels sont le plus souvent dérivés de produits naturels, légèrement modifiés pour mieux soigner ou pour contourner la résistance.⁶

Chaque famille d'antibiotiques vise une cible propre aux bactéries, ce qui épargne tes cellules. Deux exemples :

• Certains agissent sur la paroi bactérienne. Ils visent des cibles situées à l'extérieur de la cellule, donc ils n'ont pas besoin d'y entrer. Ils ne sont en général actifs que sur les bactéries en croissance, car le peptidoglycane de la paroi n'est fabriqué que lorsque la cellule grandit avant de se diviser.⁶
• D'autres bloquent l'ADN gyrase, une enzyme essentielle à la survie des bactéries, qui n'a pas d'équivalent chez les eucaryotes. C'est le cas des quinolones.⁶

Pour décrire l'activité d'un antibiotique, on utilise deux notions. Le spectre d'activité est la liste des espèces bactériennes sur lesquelles il agit ; il peut changer au cours du temps quand de nouvelles résistances apparaissent.⁶ La concentration minimale inhibitrice (CMI) est la plus petite concentration d'antibiotique qui bloque totalement la multiplication des bactéries, après 18 à 24 heures de culture.⁶

Une infection due à une bactérie résistante est plus difficile à traiter, car le choix de l'antibiotique qu'on peut prescrire est plus limité.³ On parle de bactérie multirésistante quand elle résiste à plusieurs antibiotiques. Dans des cas extrêmes et rares, une bactérie résiste à tous les antibiotiques utilisables chez l'humain : elle est dite pan-résistante et peut conduire à une impasse thérapeutique, sans aucun traitement possible.³

Les conséquences sont chiffrées. En Europe, 400 000 personnes sont infectées chaque année par des bactéries multirésistantes, et 25 000 en meurent.⁴ Ces chiffres pourraient fortement augmenter d'ici 2050 selon un rapport de modélisation cité par l'Institut Pasteur.⁴

Une bactérie se divise en deux bactéries filles quasi identiques. Si la résistance existe, c'est donc qu'un changement s'est produit dans l'ADN. Deux grands processus sont connus.

Les mutations. L'adaptation naît généralement de mutations génétiques aléatoires.⁵ « Aléatoire » signifie que la mutation n'apparaît pas parce que la bactérie rencontre l'antibiotique : elle survient au hasard, lors de la réplication de l'ADN, et se révèle utile ou non selon le milieu.

Les échanges de gènes. Les bactéries peuvent acquérir des gènes de résistance à partir d'autres bactéries qui les possèdent.⁴ Ces échanges, dits horizontaux, ne nécessitent pas de transmission de la mère à la fille.⁵ Parmi les mécanismes connus, on trouve la transformation génétique et la transduction⁵, ainsi que la conjugaison, qui transmet des plasmides d'une bactérie à une autre.

Les bactéries qui produisent un antibiotique ont en général développé en parallèle des mécanismes de résistance, pour éviter d'être touchées par leur propre molécule. Des gènes de résistance existaient donc souvent dans le monde bactérien avant que l'humain n'utilise les antibiotiques.⁶ Cela explique que la résistance puisse apparaître vite après l'arrivée d'un nouveau médicament : en général une dizaine d'années après son introduction.⁵

Au niveau de la cellule, la résistance vient souvent d'une perméabilité réduite, qui laisse moins entrer l'antibiotique, ou d'une activité enzymatique qui détruit la molécule.⁵ Un autre mécanisme est l'efflux, qui rejette l'antibiotique hors de la cellule.⁶ Les antibiotiques qui ciblent l'extérieur de la cellule échappent aux mécanismes liés à la perméabilité ou à l'efflux.⁶

Une mutation de résistance est rare. Alors comment une bactérie résistante devient-elle majoritaire ? Par sélection.

Quand un antibiotique est présent dans le milieu d'une population de bactéries, il exerce sur elle une pression de sélection : les cellules qui supportent le mieux la molécule se multiplient davantage que les autres.⁶ Petit à petit, les modifications génétiques donnant un niveau de résistance plus élevé sont sélectionnées.⁶ L'action des antibiotiques provoque ainsi un processus d'évolution darwinienne « en accéléré », observable à l'échelle d'une vie humaine.⁶

La généralisation d'une résistance dans une population s'explique souvent par une exposition prolongée à l'antibiotique.⁵ C'est pourquoi la forte consommation humaine et vétérinaire d'antibiotiques place la France parmi les pays les plus touchés par l'antibiorésistance.⁵

Certains antibiotiques ont même été abandonnés. La streptomycine, autrefois utilisée contre la tuberculose, ne l'est plus parce que les bactéries pathogènes y sont devenues résistantes.⁶

Une question se pose : l'antibiotique rend-il les bactéries résistantes, ou bien la résistance existait-elle déjà dans la population ? Un document pédagogique d'Éduscol présente une expérience qui tranche. On fait d'abord pousser des bactéries sur une plaque de culture sans antibiotique, où elles forment de nombreuses colonies. À l'aide d'un tissu, on reporte ces colonies sur de nouvelles plaques qui contiennent un antibiotique : la plupart des bactéries y sont sensibles, mais quelques-unes résistent et forment des colonies.¹ Ces colonies résistantes apparaissent aux mêmes emplacements sur chaque nouvelle plaque.¹ On peut alors retrouver ces colonies sur la culture d'origine, qui n'a jamais touché l'antibiotique, et elles sont bien résistantes : la résistance préexistait donc à l'antibiotique.¹

En pratique, les médecins doivent savoir quels antibiotiques utiliser contre une infection bactérienne, et les chercheurs doivent suivre l'apparition de nouvelles résistances. Mesurer le niveau de résistance est donc une technique de routine dans les laboratoires de recherche et les hôpitaux.⁵

Dans les ressources d'Éduscol, l'élève interprète les résultats d'un antibiogramme pour identifier les antibiotiques auxquels la bactérie responsable d'une infection est résistante, et celui qui reste efficace.² Sur ce type de document, une bactérie sensible est gênée par l'antibiotique, une bactérie résistante continue à se multiplier. La CMI, vue plus haut, donne une mesure chiffrée de cette sensibilité.⁶

L'antibiorésistance est un problème mondial, qui touche à la fois les humains, les animaux et le milieu naturel.³ Les bactéries circulent entre humains, mais aussi entre l'homme et l'animal, et les gènes de résistance circulent aussi dans l'environnement.³ L'approche « une seule santé » (One Health) cherche à comprendre le phénomène dans ces trois secteurs.³

Le secteur animal. D'après l'OMS, la moitié des antibiotiques dans le monde est destinée aux animaux.³ Dans de nombreux pays, de faibles doses sont données aux animaux d'élevage pour accélérer leur croissance ; cette pratique, interdite dans l'Union européenne, favorise la sélection de bactéries résistantes pouvant ensuite être transmises à l'humain.³ La transmission se fait par contact, par l'eau ou par les aliments.³ Des chercheurs de l'Institut Pasteur ont étudié l'émergence de la résistance à l'ampicilline chez les premières salmonelles résistantes, 45 ans après leur apparition.⁴

L'environnement. Le rejet d'antibiotiques dans l'environnement contribue à l'apparition de nouvelles souches multirésistantes.³ L'épandage de lisiers et de fumiers contenant des microbes résistants peut aussi poser des problèmes de santé publique.⁵

Les bactéries utiles. La résistance touche aussi les bactéries bénéfiques de nos microbiotes. Elles forment alors un réservoir de gènes de résistance qui peuvent passer à des bactéries pathogènes.³

Lutter contre la résistance, c'est surtout réduire la pression de sélection et limiter la propagation des bactéries résistantes.

Mieux utiliser les antibiotiques. Un usage raisonné suppose la bonne dose, la bonne durée de traitement et la bonne combinaison de prescription, chez l'homme comme chez l'animal.⁴ On limite ainsi les réservoirs de résistance.⁴ Les antibiotiques ne sont pas à prendre contre les virus.⁴

Limiter la dissémination. À l'hôpital et en ville, des mesures de surveillance et d'hygiène sont déjà prises en France.⁴

Agir collectivement. En France, la campagne « Les antibiotiques, c'est pas automatique ! », lancée en 2002 par l'Assurance maladie, a fait baisser la consommation d'antibiotiques de 15 %.⁴ Depuis le début des années 2000, un plan national pour préserver l'efficacité des antibiotiques a permis de mettre en place une surveillance de la résistance bactérienne sous l'égide de Santé Publique France.³ Pour les animaux, les plans ÉcoAntibio, en place depuis 2011, ont réduit de 45 % en huit ans l'exposition globale des animaux aux antibiotiques.³