Détection moléculaire des gènes et mutations de résistance

La détection moléculaire de la résistance identifie directement les déterminants génétiques de la résistance aux antimicrobiens, plutôt que d'inférer la résistance à partir de la croissance en présence du médicament. Elle comprend l'amplification ciblée des acides nucléiques de gènes de résistance connus, la détection de mutations ponctuelles associées à la résistance, et le séquençage du génome entier qui explore l'ensemble du résistome.

Definition

La détection moléculaire de la résistance est l'utilisation de l'amplification des acides nucléiques, de l'hybridation ou du séquençage pour identifier les gènes de résistance, leurs contextes génétiques mobiles, ou les mutations associées à la résistance chez un micro-organisme, caractérisant directement la base génétique de la résistance.

Scope

Cette entrée couvre les tests moléculaires ciblés pour les gènes de résistance acquise et les mutations de résistance chromosomique, les plateformes rapides intégrées utilisées au point de service ou à proximité, et la caractérisation basée sur le séquençage avec des bases de données de gènes de résistance curatées. Elle aborde également la relation entre le génotype et le phénotype. Il s'agit d'un matériel de référence méthodologique qui ne fournit pas de directives de traitement.

Core questions

• Quels gènes ou mutations de résistance cet organisme porte-t-il ?
• En quoi les tests ciblés, les plateformes rapides intégrées et le séquençage du génome entier diffèrent-ils en termes de portée et d'utilisation ?
• Dans quelle mesure un génotype détecté prédit-il le phénotype de résistance ?

Key concepts

• Gènes de résistance acquise et résistome
• Mutations ponctuelles associées à la résistance (par exemple rpoB pour la rifampicine)
• Réaction en chaîne par polymérase (PCR) et amplification des acides nucléiques
• Plateformes rapides intégrées basées sur des cartouches
• Séquençage du génome entier et bases de données de gènes de résistance
• Éléments génétiques mobiles (plasmides, transposons, intégrons)
• Prédiction et discordance génotype-phénotype

Mechanisms

Les tests moléculaires ciblés amplifient et détectent des gènes ou mutations de résistance spécifiques : l'amplification des acides nucléiques peut identifier des gènes acquis tels que les déterminants de la carbapénémase ou de la résistance à la méthicilline, ou des mutations chromosomiques telles que les modifications de rpoB conférant une résistance à la rifampicine chez Mycobacterium tuberculosis (boehme-2010). Les plateformes intégrées basées sur des cartouches combinent l'extraction, l'amplification et la détection pour fournir des résultats génotypiques rapides à partir d'échantillons cliniques. Le séquençage du génome entier explore l'ensemble complet des déterminants de la résistance, qui sont comparés à des bases de données curatées de gènes de résistance acquise pour prédire la résistance (zankari-2012; ellington-2017). Étant donné que de nombreux gènes de résistance résident sur des éléments génétiques mobiles tels que les plasmides, les transposons et les intégrons, les méthodes moléculaires aident également à caractériser leur contexte génétique et leur potentiel de propagation (partridge-2018; strahilevitz-2009). La détection génotypique est rapide mais ne prédit pas toujours le phénotype, car la présence du gène, son expression et des mécanismes additionnels y contribuent tous (ellington-2017).

Clinical relevance

La détection moléculaire soutient la reconnaissance rapide des déterminants de la résistance pour la surveillance, le contrôle des infections et la gestion des antimicrobiens, et peut caractériser les épidémies et la transmission. Cette entrée décrit ces méthodes comme des connaissances de référence sur la manière dont la résistance est détectée et caractérisée ; elle ne fournit pas de recommandations diagnostiques ou de prescription individuelles.

Epidemiology

La surveillance basée sur le séquençage des gènes de résistance et de leurs éléments mobiles est devenue centrale pour suivre l'émergence et la propagation internationale de la résistance, reliant les isolats à travers différents contextes et révélant la dissémination des déterminants portés par les plasmides (partridge-2018; strahilevitz-2009; ellington-2017).

History

La détection moléculaire de la résistance est passée des tests basés sur la PCR pour des gènes individuels dans les années 1990 et 2000 à des plateformes rapides intégrées et, de plus en plus, au séquençage du génome entier. Une étape marquante dans l'adoption clinique a été le test automatisé sur cartouche pour la détection simultanée de Mycobacterium tuberculosis et de la résistance à la rifampicine, qui a introduit la détection génotypique rapide de la résistance dans la pratique courante (boehme-2010), tandis que les bases de données curatées ont permis l'identification systématique des gènes de résistance acquise à partir des données de séquence (zankari-2012).

Debates

Le séquençage peut-il remplacer les tests de sensibilité phénotypiques ?

Le séquençage du génome entier peut prédire la résistance pour certaines combinaisons organisme-médicament, mais pas de manière fiable pour toutes, car la présence d'un gène ne garantit pas son expression et tous les mécanismes ne sont pas capturés par les bases de données actuelles ; la mesure dans laquelle le génotype peut se substituer au phénotype reste non résolue.

Interprétation de la discordance génotype-phénotype

Les gènes de résistance détectés ne sont parfois pas exprimés phénotypiquement, et les phénotypes résistants manquent parfois d'une explication génétique connue, de sorte que la conciliation des résultats moléculaires et phénotypiques demeure un défi méthodologique.

Seminal works

• boehme-2010
• zankari-2012
• ellington-2017

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre la détection d'un gène de résistance et la mesure de la résistance ?

Les méthodes moléculaires détectent directement le déterminant génétique de la résistance, tandis que les tests de sensibilité mesurent si l'organisme se développe réellement en présence du médicament ; un gène peut être présent sans être exprimé, de sorte que les deux peuvent être en désaccord.

Qu'est-ce que le séquençage du génome entier peut apporter à la détection de la résistance ?

Le séquençage peut explorer l'ensemble des gènes et mutations de résistance en une seule fois et caractériser leur contexte génétique mobile, soutenant la surveillance et l'investigation des épidémies, bien que sa prédiction du phénotype ne soit pas encore fiable pour chaque combinaison organisme-médicament.

Pourquoi les éléments génétiques mobiles sont-ils importants dans la détection moléculaire ?

De nombreux gènes de résistance sont portés par des plasmides, des transposons et des intégrons qui peuvent se déplacer entre les bactéries, de sorte que la détection et la caractérisation de ces éléments aident à expliquer comment la résistance se propage.