Dans sa présentation « Comment utiliser CRISPR-Cas pour combattre la RAM » au Congrès mondial ESCMID, le professeur adjoint Ibrahim Bitar, Département de microbiologie, Faculté de médecine et hôpital universitaire de Plzen, Université Charles de Prague, Plzen, République tchèque, présentera donner un aperçu de la biologie moléculaire de la technologie CRISPR en expliquant comment elle peut être utilisée pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens.

Les répétitions palindromiques courtes et régulièrement espacées (CRISPR) et les gènes associés à CRISPR (cas) sont répandus dans le génome de nombreuses bactéries et constituent un mécanisme de défense contre les envahisseurs étrangers tels que les plasmides et les virus. Les matrices CRISPR sont composées d'un ensemble répété de séquences courtes, chacune provenant d'une séquence d'acide nucléique qui a envahi l'hôte et correspondant exactement à celle-ci.

Les séquences CRISPR sont accompagnées de 4 à 10 gènes associés à CRISPR (cas), qui sont hautement conservés et codent pour les protéines Cas. Les protéines Cas conduisent l'immunité adaptative chez les procaryotes (bactéries) sur la base des mémoires immunologiques stockées dans la matrice CRISPR.

Le système CRISPR/Cas intègre un petit morceau d'ADN étranger provenant d'envahisseurs tels que des plasmides et des virus dans leurs séquences de répétition directe et reconnaîtra et dégradera les mêmes éléments d'ADN externes lors de futures invasions.

Comme les systèmes CRISPR/Cas intègrent l'ADN d'agents pathogènes envahisseurs dans un ordre chronique, le génotypage peut être utilisé pour retracer la clonalité et l'origine des isolats et les définir comme une population de souches soumises aux mêmes conditions environnementales, y compris la localisation géographique (région). ) et en milieu communautaire/hôpital, et finalement étendu au suivi des bactéries pathogènes dans la société humaine.

Les systèmes CRISPR/Cas peuvent également être utilisés pour développer des agents antimicrobiens :l’introduction d’ARNcr auto-ciblés tuera efficacement et sélectivement les populations bactériennes cibles. En raison de la pénurie d'agents antimicrobiens efficaces disponibles pour traiter les infections multirésistantes (MDR), les chercheurs ont commencé à rechercher des méthodes alternatives pour lutter contre les infections MDR plutôt que de se lancer dans le processus de développement de nouveaux agents antimicrobiens qui peut durer des décennies.

En conséquence, le concept d'antimicrobiens sélectifs basés sur CRISPR/Cas a été développé et démontré pour la première fois en 2014. Les vecteurs codant pour Cas9 et les ARN guides ciblant les locus génomiques d'une ou d'une espèce bactérienne spécifique peuvent être délivrés à la souche cible via des bactériophages ou des bactéries conjuguées. souches.

En théorie, la mise en œuvre des systèmes CRISPR/Cas élimine spécifiquement les souches cibles de la population bactérienne, mais ce n'est pas si simple.

Bien que ces systèmes puissent sembler une cible de manipulation/intervention, toutes les bactéries sont régulées par de multiples voies pour garantir qu’elles conservent le contrôle du processus. Par conséquent, il reste plusieurs défis majeurs liés à l’utilisation de ce système comme agent antimicrobien.

La plupart des méthodes nécessitent l'administration du système resensibilisé par conjugaison ; le vecteur est porté par une souche bactérienne de laboratoire non virulente qui est censée partager le vecteur/plasmide par conjugaison. Le processus de conjugaison est un processus naturel effectué par les bactéries et qui aboutit au partage de plasmides entre elles (même avec d'autres espèces).

Le pourcentage de bactéries conjuguées (délivrées avec succès) dans la population bactérienne totale est essentiel à l’efficacité de la resensibilisation. Ce processus est régi par plusieurs voies compliquées.

Les bactéries possèdent également des systèmes anti-CRISPR intégrés, capables de réparer tout dommage causé par les systèmes CRISPR-Cas.

Les systèmes de défense que la bactérie utilise pour se protéger de l'ADN étranger se localisent souvent au sein d'îlots de défense (segments génomiques contenant des gènes ayant une fonction similaire pour protéger l'hôte contre les envahisseurs) dans les génomes bactériens ; par exemple :l'acr (un gène qui agit, avec d'autres variantes similaires, comme répresseur des systèmes conjugatifs plasmidiques) se regroupe souvent avec des antagonistes d'autres fonctions de défense de l'hôte (par exemple, les systèmes de modification anti-restriction) et les experts émettent l'hypothèse que les MGE (éléments génétiques mobiles ) organisent leurs stratégies de contre-défense en îlots « anti-défense ».

Le professeur adjoint Bitar conclut :« En résumé, cette méthode semble très prometteuse comme moyen alternatif de lutter contre la résistance aux antimicrobiens. La méthode utilise le concept de resensibilisation des bactéries afin d'utiliser des antibiotiques déjà disponibles, en d'autres termes, en supprimant leur résistance et les rendant à nouveau vulnérables aux antibiotiques de première intention.

"Néanmoins, les voies bactériennes sont toujours compliquées et de tels systèmes sont toujours fortement régulés par de multiples voies. Ces voies régulées doivent être étudiées en profondeur afin d'éviter une pression sélective favorisant l'activation des systèmes anti-CRISPR, d'où une prévalence de résistance de manière plus agressive. ."

Fourni par la Société européenne de microbiologie clinique et des maladies infectieuses