Clostridioides difficile ou C. difficile est sans doute le premier des « fléaux bactériens » dans les soins de santé, la première source d’infections nosocomiales, touchant généralement les patients rendus vulnérables par l'utilisation d'antibiotiques, et l’une des premières bactéries à faire de l’antibiorésistance. Et lorsqu’on mesure sa diversité, les « choses se compliquent », nous expliquent ces biologistes de l'Université de Californie à San Diego, de la Jacobs School of Engineering (San Diego) et du Baylor College of Medicine (Houston). Une analyse génomique présentée dans les Actes de l’Académie des Sciences américaine (PNAS), qui met en lumière des facteurs de virulence et des déterminants de cette résistance aux antimicrobiens (RAM), qui auraient pu passer inaperçus.
L’équipe utilise un ensemble d'approches de biologie de pointe pour analyser la diversité génétique de la bactérie, responsable de plus de 500.000 infections aux seuls États-Unis chaque année, avec des symptômes parfois sévères (diarrhée sévère et colite, avec des complications dont l’insuffisance rénale ou la septicémie). C. difficile est ainsi la principale cause d'infections nosocomiales, en partie à cause de l'utilisation d'antibiotiques, qui peuvent tuer suffisamment de bactéries saines pour permettre à C. difficile de se développer sans entrave.
1 personne âgée de plus de 65 ans sur 11 infectée à C. difficile décède dans le mois
« La bactérie est persistante, omniprésente, résistante et mortelle mais aussi en évolution constante et complexe », souligne l’auteur principal, Jonathan M. Monk, chercheur en biologie des systèmes à l'UC San Diego. Pour mieux comprendre les caractéristiques génétiques de C. difficile, l’équipe a effectué un séquençage du génome entier, le criblage phénotypique à haut débit et la modélisation métabolique de 451 souches de la bactérie. Ces données ont permis aux chercheurs de construire un « pangénome » ou un ensemble complet de gènes représentatifs de toutes les souches connues de C. difficile, à partir duquel ils ont identifié :
- 9.924 groupes de gènes distincts,
- dont 2.899 gènes centraux ou communs à toutes les souches,
- 7.025 gènes qualifiés comme « accessoires » car présent dans certaines souches de la bactérie, mais absents dans d'autres ;
- Les souches ont pu être classées en 176 groupes génétiquement distincts ;
- 35 souches représentatives ont été expérimentalement corrélées à 95 sources de nutriments différentes, révélant 26 profils de croissance distincts ;
- 451 modèles de métabolisme à l'échelle du génome permettent de prédire la croissance de la bactérie dans 76 % des cas.
Ces travaux identifient des gènes, récemment acquis dans les génomes de ces bactéries, des gènes clés essentiels pour comprendre la propagation de ces bactéries, leurs facteurs de virulence et les déterminants de leur résistance aux antimicrobiens.
Des travaux qui devraient être élargis à d’autres pathogènes résistants.
Source: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 27 April, 2022 DOI : 10.1073/pnas.2119396119 Systems biology approach to functionally assess the Clostridioides difficile pangenome reveals genetic diversity with discriminatory power
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