Des chercheurs du Trinity Translational Medicine Institute (TTMI) et du laboratoire irlandais de référence mycobactérienne de l’hôpital St James ont découvert comment la bactérie Mycobacterium avium, l’une des principales causes d’infections pulmonaires chroniques difficiles à traiter, change et s’adapte chez les patients au cours de nombreuses années de maladie.
Leurs conclusions, publiées dans la revue Médecine du génomepourrait aider les médecins à comprendre pourquoi les infections à M. avium reviennent et pourquoi les antibiotiques échouent parfois.
L’équipe a entrepris cette recherche pour comprendre comment M. avium parvient à survivre pendant des années dans les poumons des personnes, même lors de longues cures d’antibiotiques. Cette bactérie provoque un type d’infection pulmonaire chronique qui devient de plus en plus courante dans le monde.
En examinant de près son code génétique, l’équipe espérait voir comment il change à l’intérieur du corps et pourquoi il peut être si difficile à éliminer.
Le traitement de la maladie pulmonaire à M. avium est difficile : les patients ont souvent besoin de plusieurs antibiotiques pendant 12 mois ou plus, et le traitement échoue toujours dans près de la moitié des cas. De nombreux patients retombent malades même après le traitement.
L’équipe a utilisé le séquençage du génome entier pour analyser près de 300 échantillons bactériens provenant de patients en Irlande, au Royaume-Uni et en Allemagne, dont 20 patients irlandais traités à l’hôpital St James.
En lisant l’ADN de ces bactéries au fil du temps, les scientifiques ont suivi la façon dont M. avium évolue, change de souche et développe une résistance tout en vivant dans les poumons humains.
Ils ont constaté que l’infection n’est souvent pas causée par une seule souche à long terme, mais par une réinfection répétée par de nouvelles souches, parfois étroitement liées aux souches observées dans d’autres pays européens, ce qui laisse penser à des sources environnementales communes.
La bactérie acquiert environ un nouveau changement génétique par an et, plus important encore, l’équipe a découvert que 13 gènes spécifiques présentaient des signes d’adaptation aux antibiotiques, aux attaques immunitaires et au stress dû à un manque d’oxygène.
L’auteur principal, le Dr Aaron Walsh, chercheur au Trinity Translational Medicine Institute, a déclaré : « Notre étude montre que M. avium peut évoluer en temps réel à l’intérieur du poumon. Comprendre quels gènes l’aident à survivre pourrait nous orienter vers de nouvelles cibles de traitement pour cette infection de plus en plus courante et tenace.
Il s’agit de la première étude à utiliser le séquençage du génome entier pour suivre les infections à M. avium chez des patients sur de nombreuses années, révélant ainsi l’évolution du germe dans les poumons.
Principales conclusions de l’étude
- La réinfection est courante : de nombreux patients ont contracté de nouvelles souches au fil du temps, ce qui suggère qu’ils ont été réinfectés par l’environnement plutôt que de souffrir d’une rechute de la même infection.
- Connexions internationales : Certaines variétés irlandaises étaient génétiquement presque identiques à celles du Royaume-Uni et de l’Allemagne.
- 13 gènes clés modifiés sous la pression : Ces gènes aident la bactérie à faire face aux antibiotiques, au manque d’oxygène ou aux attaques du système immunitaire.
- Une résistance peut apparaître pendant le traitement : nous avons observé des modifications dans un gène lié à la résistance à la rifampicine chez deux patients recevant ce médicament.
Fait unique, dans cette étude, les chercheurs ont découvert que 13 gènes soumis à une « sélection positive » étaient nouveaux pour M. avium.
Dr Emma Roycroft, scientifique médicale spécialisée au laboratoire irlandais de référence mycobactérienne. « Certains de ces gènes n’étaient pas auparavant liés à la survie de M. avium à l’intérieur du corps. Par exemple, un gène impliqué dans la gestion du stress oxydatif et un autre dans la formation de biofilms.
« Cela a mis en évidence des voies importantes qui pourraient être ciblées par de nouveaux traitements. Il était également frappant de constater que les échantillons irlandais, britanniques et allemands étaient si étroitement liés, même si les patients ne s’étaient jamais rencontrés. »
Les prochaines étapes de l’équipe sont les suivantes :
- Testez en laboratoire comment ces 13 gènes aident la bactérie à survivre.
- Utilisez le séquençage à lecture longue pour détecter les changements génétiques qui manquent aux méthodes à lecture courte.
- Étudiez des échantillons environnementaux pour découvrir d’où proviennent les réinfections.
- Élargissez leurs recherches à d’autres groupes de patients pour voir si les mêmes schémas se produisent.
