Émergence et sélection des organismes résistants

Les organismes résistants apparaissent par la combinaison de la variation génétique et de la sélection. La mutation et l'acquisition de gènes de résistance génèrent des variants microbiens capables de survivre à l'exposition aux antimicrobiens, et la présence d'un antimicrobien sélectionne ensuite ces variants en supprimant les compétiteurs sensibles. Ce sujet examine comment ce processus évolutif se déroule dans les populations microbiennes et pourquoi l'utilisation des antimicrobiens est le principal moteur de l'émergence de la résistance.

Definition

L'émergence et la sélection des organismes résistants est le processus évolutif par lequel les variants microbiens porteurs de déterminants de résistance — qu'ils proviennent d'une mutation ou qu'ils soient acquis par transfert horizontal de gènes — sont favorisés et amplifiés sous la pression sélective de l'exposition aux antimicrobiens.

Scope

Ce sujet couvre les origines génétiques de la résistance (mutation et transfert horizontal de gènes via des éléments génétiques mobiles), le rôle de l'exposition aux antimicrobiens en tant que pression sélective, l'importance particulière des concentrations subinhibitrices, et la dynamique des populations par laquelle un variant résistant rare peut devenir dominant. Il traite l'émergence et la sélection comme de l'épidémiologie évolutive, et non comme un guide de prescription.

Core questions

• D'où proviennent les déterminants de résistance — mutation, acquisition de gènes, ou les deux ?
• Comment l'exposition aux antimicrobiens sélectionne-t-elle les variants résistants ?
• Pourquoi les concentrations antimicrobiennes subinhibitrices sont-elles importantes pour la sélection ?
• Quelles conditions au niveau de la population accélèrent l'augmentation de la résistance ?

Key concepts

• Mutation et résistance de novo
• Transfert horizontal de gènes
• Éléments génétiques mobiles : plasmides, transposons, intégrons
• Pression sélective et fenêtre de sélection
• Concentrations antimicrobiennes subinhibitrices (sublétales)
• Coût en termes de fitness et évolution compensatoire
• Co-sélection et résistance croisée

Mechanisms

Les déterminants de résistance entrent dans une population soit par mutation spontanée de cibles chromosomiques, soit par acquisition horizontale de gènes de résistance portés par des plasmides, des transposons et des intégrons. L'exposition aux antimicrobiens agit alors comme un filtre sélectif : les cellules sensibles sont inhibées ou tuées tandis que les variants résistants survivent et prolifèrent, de sorte que la fréquence de la résistance augmente. La sélection opère non seulement à des concentrations létales de médicaments, mais aussi sur une gamme de concentrations subinhibitrices, ce qui peut enrichir les sous-populations résistantes et favoriser la mutagenèse. La résistance entraîne souvent un coût en termes de fitness, mais des mutations compensatoires et la co-sélection par des gènes liés peuvent la stabiliser, permettant aux lignées résistantes de persister même lorsque la pression antimicrobienne est relâchée.

Clinical relevance

Le cadre de l'émergence et de la sélection explique pourquoi l'exposition aux antimicrobiens au niveau de la population favorise la résistance et pourquoi les schémas d'utilisation façonnent la susceptibilité future, ce qui constitue la base conceptuelle de la gestion des antimicrobiens (stewardship). Il décrit les conséquences évolutives de l'utilisation des antimicrobiens plutôt que de prescrire la manière dont un patient individuel devrait être traité.

Epidemiology

L'intensité et l'étendue de l'utilisation des antimicrobiens en médecine humaine et en agriculture exercent une pression de sélection soutenue, et la mobilité globale des éléments génétiques mobiles signifie que les déterminants de résistance sélectionnés dans un contexte peuvent se disséminer largement. Les analyses des facteurs de résistance soulignent que la sélection est amplifiée partout où l'exposition aux antimicrobiens est élevée et où le contrôle des infections est faible.

History

L'effet sélectif des antimicrobiens sur les populations bactériennes a été reconnu dès les premières décennies d'utilisation des antibiotiques, et la découverte de gènes de résistance transférables a redéfini la résistance comme quelque chose qui pouvait se propager horizontalement plutôt que seulement par descendance. Des travaux ultérieurs ont clarifié l'importance des concentrations subinhibitrices ainsi que des coûts en termes de fitness et de la compensation dans la persistance de la résistance.

Debates

Dans quelle mesure la sélection à des concentrations subinhibitrices contribue-t-elle à l'émergence de la résistance ?

Au-delà de la sélection classique à des concentrations létales de médicaments, des preuves indiquent que de faibles concentrations antimicrobiennes sublétales peuvent enrichir les sous-populations résistantes et favoriser la mutation adaptative, élargissant ainsi l'éventail des expositions pertinentes pour l'émergence.

Seminal works

• andersson-2014
• partridge-2018
• holmes-2016

Frequently asked questions

L'utilisation d'un antibiotique crée-t-elle de la résistance ?

L'utilisation d'antimicrobiens ne crée pas de gènes de résistance ; elle sélectionne les organismes qui les portent ou les acquièrent déjà en supprimant les compétiteurs sensibles, de sorte que la résistance devient plus fréquente là où l'exposition est élevée.

Quelle est la différence entre la mutation et le transfert horizontal de gènes comme sources de résistance ?

La mutation génère la résistance en altérant les propres gènes d'une cellule et est transmise à ses descendants, tandis que le transfert horizontal de gènes déplace des gènes de résistance préexistants entre des organismes non apparentés via des éléments génétiques mobiles.