La métagénomique résistante révèle des ARG partagés entre les humains et les animaux.

Le défi mondial de la résistance aux antibiotiques (ARG) continue de croître, incitant à l'adoption de l'approche 'Une seule santé', qui vise à optimiser la santé des humains, des animaux et de l'environnement. Dans ce contexte, des bactéries résistantes aux antibiotiques peuvent émerger dans les tractus gastro-intestinaux des animaux après un traitement antibiotique, persistant chez les animaux et pouvant potentiellement poser un risque de transmission aux humains. Néanmoins, le degré de similitude des gènes de résistance aux antibiotiques acquis (ARG) entre les humains et les animaux de consommation, ainsi que les mécanismes à l'origine du transfert de la résistance aux antibiotiques, restent entourés de mystère.

Cette étude a exploré un ensemble de données vaste et complet, comprenant plus de 1 000 échantillons intestinaux provenant d'humains, de poules et de porcs issus de diverses régions géographiques à travers le monde. De plus, ils ont inclus 21 nouveaux échantillons de microbiote intestinal humain séquencés pour une analyse plus approfondie. Cet ensemble de données étendu a servi de base à une enquête sur les gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) acquis associés aux éléments génétiques mobiles (MGE), ouvrant de nouvelles voies pour comprendre la dynamique du transfert de gènes de résistance aux antibiotiques chez les animaux de consommation.

En sélectionnant des porcs et des poules comme animaux alimentaires représentatifs, ils ont compilé et examiné un total de 1 487. métagénomes dérivé d'échantillons de gut humains et d'animaux de ferme. Ce jeu de données diversifié nous a permis de mettre en avant l'analyse des gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) acquis liés aux éléments génétiques mobiles (MGEs) et d'évaluer la transférabilité des ARGs en identifiant la présence de MGEs et de classifications bactériennes dans ces deux types d'hôtes principaux.

Diversité et abondance des gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs)

L'analyse de données métagénomiques des motifs intrigants dans la diversité et l'abondance relative des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) à travers différents types d'hôtes. Plus particulièrement, le nombre d'ARG détectés dans les échantillons humains était généralement inférieur à celui trouvé chez les animaux de consommation, tels que les porcs et les poules. De plus, l'indice de diversité bêta montrait une plus grande variabilité dans les échantillons humains par rapport à ceux des animaux de consommation. En particulier, l'abondance relative des ARG était nettement plus élevée chez les porcs par rapport aux hôtes humains.

L'analyse de cluster, qui a catégorisé les ARG en fonction de leurs origines hôtes, a révélé des schémas distincts. Les ARG liés à la résistance à la tétracycline, à la vancomycine et aux macrolides étaient systématiquement répandus dans les échantillons, transcendant les distinctions entre hôtes. En revanche, les ARG de résistance aux quinolones, au chloramphénicol et aux aminosides ont montré une variation significative entre les différents hôtes.

Remarquablement, à l'exception de cepA, qui code pour une β-lactamase de classe A, tous les ARGs ont montré des niveaux d'abondance plus élevés chez les animaux de ferme par rapport aux humains.

Comparaison de la diversité des ARGs acquis chez les hôtes humain, poulet et porc. (Cao et al., 2022)

Gènes de résistance aux antibiotiques partagés (ARGs) entre les humains et les animaux de consommation

Dans cette étude, un total de 863 gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) ont été identifiés, dont 345 étaient communs aux humains et aux porcs, et 214 partagés entre les humains et les poules. À l'exception des ARG résistants à l'acide clostridial, qui étaient absents chez les hôtes humains, l'occurrence des autres types d'ARG était comparable chez tous les hôtes.

En explorant le potentiel de transférabilité de ces gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) entre les deux groupes hôtes, l'étude a identifié des éléments de séquence d'insertion (IS) dans des contigs contenant des ARG dans tous les échantillons. Les bactéries symbiotiques, en particulier celles des espèces Clostridium, se sont révélées être la principale source d'ARG associés à des éléments génétiques mobiles (MGE), trouvés à la fois chez les humains et les animaux de consommation. De plus, les MGE, tels que Tn4451/Tn4453 et TnAs3, ont joué un rôle significatif dans la médiation du partage des ARG entre les humains et les animaux de consommation. TnpX, un membre de la vaste famille de dissociase de recombinases spécifiques au site facilitant l'insertion de molécules cycliques transitoires, a également été identifié au sein de Tn4451/Tn4453.

Comparaison de l'abondance relative des ARG acquis chez l'homme et les animaux de consommation. (Cao et al., 2022)

ARGs partagés chez les humains et les animaux de consommation. (Cao et al., 2022)

Transférabilité des gènes de résistance aux antibiotiques chez les hôtes humains et porcins et principaux contributeurs de gènes de résistance.

La stabilité des gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) chez les deux hôtes a été évaluée à l'aide de l'Indice de Transférabilité des Gènes de Résistance aux Antibiotiques (ARGTI). Bien que la transférabilité des gènes de résistance aux antibiotiques soit plus prononcée chez les humains que chez les porcs, la transférabilité moyenne observée chez les porcs a dépassé celle des humains. L'analyse Lefse a mis en évidence les ARGs résistants produisant des macrolides et des β-lactames comme principaux contributeurs chez les hôtes humains et porcins.

Pour résumer, cette étude a révélé des points chauds potentiels de résistance antimicrobienne, en particulier ceux des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) ayant un fort potentiel de transfert horizontal vers les pathogènes. La découverte de ces points chauds potentiels de résistance aux antibiotiques, notamment chez les animaux de consommation, souligne l'impérieuse nécessité d'une surveillance proactive pour détecter et atténuer les menaces de résistance émergentes. Les résultats de cette étude ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la stabilité et du transfert des ARG chez les animaux de consommation. De plus, cette recherche promet de guider l'initiative One Health, ayant ainsi un impact positif sur la santé humaine.

Référence:

1. Cao, Huiluo, et al. "Partage des gènes de résistance aux antimicrobiens entre les humains et les animaux de consommation." MSystems 7.6 (2022) : e00775-22.