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Des bactéries intestinales entérocoques assemblées en forme de chaîne.
© 123RF

Santé

Des océans primitifs aux hôpitaux modernes, l’incroyable histoire évolutive des bactéries entérocoques

Responsables d’infections graves à l’hôpital, les entérocoques auraient acquis leurs capacités de résistance il y a plus de 400 millions d’années, au moment de la sortie de l’eau des premiers animaux terrestres, suggère une nouvelle étude

D’où vient la capacité de certaines bactéries à prospérer à l’hôpital, où elles peuvent être à l’origine de graves infections? La réponse pourrait être à chercher dans l’histoire évolutive de ces micro-organismes, d’après une nouvelle étude publiée dans la revue «Cell», qui nous ramène à l’époque où les animaux aquatiques ont fait leurs premiers pas sur la terre ferme. L’évolution des bactéries qu’ils hébergeaient dans leur tube digestif aurait préparé la voie à l’émergence des risques infectieux actuels.

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Les entérocoques sont des bactéries d’ordinaire inoffensives qui résident dans le tube digestif de tous les animaux terrestres dont l’être humain. Mais depuis les années 1980, ces bactéries fécales ont émergé comme pathogènes opportunistes en milieu hospitalier. Les infections graves surviennent majoritairement chez des patients affaiblis et dont la flore bactérienne a été anéantie par un traitement antibiotique. Les entérocoques occupent alors en très grand nombre la place laissée vacante dans l’intestin. Ils peuvent traverser la barrière intestinale et se retrouver dans le sang. Ces infections sont difficiles à traiter car les souches pathogènes résistent à de nombreux antibiotiques et peuvent se répandre dans l’environnement hospitalier par le biais de poignées de porte ou de matériel médical contaminé.

Stress environnementaux

Des microbiologistes de la Faculté de médecine de Harvard (Boston, Etats-Unis) et du Broad Institute de Cambridge ont cherché à savoir pourquoi, parmi tant d’autres bactéries intestinales, les entérocoques sont si bien adaptés à l’environnement d’un hôpital moderne. «Nous avons sélectionné 24 espèces d’entérocoques, dont des souches multirésistantes aux antibiotiques, mais également des espèces issues d’animaux sauvages et ne causant jamais de maladies chez l’homme. Nous nous sommes également intéressés aux genres bactériens génétiquement voisins qui partagent un ancêtre commun avec Enterococcus, mais qui résident majoritairement dans l’intestin d’animaux marins. Notre but était d’identifier les caractéristiques spécifiques des entérocoques pouvant expliquer leur émergence en tant que pathogène», précise François Lebreton, premier auteur de l’étude.

L’analyse génétique a montré que les entérocoques ont en commun 126 gènes qui ne sont pas partagés par leurs plus proches voisins, adaptés à une vie aquatique. La majorité de ces gènes sont impliqués dans la modification de la paroi bactérienne et dans la réponse aux stress environnementaux. De fait, les chercheurs ont testé plus de 1300 conditions de culture différentes. «Ils ont constaté que la croissance du genre Enterococcus est incroyablement supérieure à celles de leurs voisines, notamment lorsque le milieu de culture contient, comme celui de l’hôpital, des antibiotiques, antiseptiques et désinfectants, autant de composés qui devraient empêcher leur prolifération», commente Gilbert Greub, directeur de l’Institut de Microbiologie de l’Université de Lausanne.

Enfin, les entérocoques résistent beaucoup mieux à la dessiccation et au manque de nutriments, des stress identiques à ceux rencontrés sur des surfaces inertes à l’hôpital. «Le fait que cette capacité de résistance soit partagé par la totalité du genre Enterococcus montre qu’elle n’est pas apparue récemment, mais qu’elle a été acquise avant que les différentes espèces divergent», souligne le Professeur Greub.

Horloge moléculaire

A ce stade, les chercheurs se sont intéressés alors à l’ancêtre commun aux espèces du genre Enterococcus. L’analyse des séquences d’ADN a permis de dater l’origine de ces bactéries, en faisant correspondre une distance génétique à une unité de temps, grâce à des travaux antérieurs décrivant la vitesse de variation génétique d’autres bactéries intestinales. «Cette horloge moléculaire nous a permis de dater l’émergence du genre Enterococcus à environ 500 millions d’années», indique François Lebreton.

Ce germe était prédestiné à survivre en milieu hostile et à devenir un jour un pathogène multirésistant à l’hôpital

François Lebreton, Faculté de médecine de Harvard

Désireux d’affiner leur datation, les chercheurs se sont tournés vers les animaux fossiles, dont les intestins hébergeaient des entérocoques. Ainsi, «l’estimation moléculaire de l’origine des entérocoques semble coïncider avec l’apparition des premières espèces animales terrestres, il y a environ 425 millions d’années», déclare François Lebreton. C’est dans le tube digestif de ces espèces que les entérocoques auraient acquis de nouvelles capacités leur permettant de résister à la dessiccation ou à l’absence de nutriments. Ces contraintes étaient absentes chez les ancêtres d’entérocoques, des bactéries intestinales des animaux aquatiques, pour lesquels l’eau et les nutriments abondaient.

«Lorsque l’entérocoque a eu besoin il y a 425 millions d’années, de modifier sa paroi pour résister au stress associé à une vie sur terre, ce germe était fait pour survivre en milieu hostile et devenir un jour un pathogène multirésistant à l’hôpital», conclut François Lebreton. Ou comment le passé lointain conditionne ce qui se déroule aujourd’hui à l’hôpital!

Lire aussi: Comment identifier rapidement les bactéries résistantes aux antibiotiques

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