L'apparition d'une toxine de type botulique dans Entérocoque -- une bactérie omniprésente et une cause émergente d'infections multirésistantes -- soulève des inquiétudes scientifiques. Crédit :François Lebreton, Daria Van Tyne et Ann Tisdale, Oeil et oreille du Massachusetts
Les entérocoques sont des microbes robustes qui se développent dans le tractus gastro-intestinal de presque tous les animaux terrestres, y compris le nôtre, et ne causent généralement aucun mal. Mais leur robustesse en a récemment fait les principales causes d'infections multirésistantes, en particulier dans des milieux comme les hôpitaux où l'utilisation d'antibiotiques perturbe l'équilibre naturel des microbes intestinaux.
Ainsi, la découverte d'une nouvelle toxine dans une souche d'entérocoque fait sourciller les scientifiques. Isolé à partir d'excréments de vache échantillonnés dans une ferme de Caroline du Sud, on a découvert de façon inattendue que l'insecte était porteur d'une toxine ressemblant à la toxine qui cause le botulisme. La découverte a été publiée le 25 janvier dans le journal Cellule hôte et microbe .
"C'est la première fois qu'une neurotoxine botulique est découverte en dehors de Clostridium botulinum - et pas seulement la toxine, mais une unité entière contenant la toxine et les protéines associées qui empêchent la toxine d'être dégradée dans le tractus gastro-intestinal, " dit Min Dong, Doctorat, un scientifique du département d'urologie du Boston Children's Hospital et de la Harvard Medical School et l'un des experts mondiaux des toxines botuliques.
La toxine, surnommé BoNT/En, est la neuvième toxine botulique à être décrite. (Août dernier, Dong et ses collègues ont rapporté le huitième, BoNT/X, faite par C. botulinum et la première nouvelle toxine botulique découverte depuis près de 50 ans.
Doit-on avoir peur ?
Non, au moins pas encore, dit Sicai Zhang, Doctorat, un boursier postdoctoral dans le laboratoire de Dong et l'un des trois co-premiers auteurs du nouveau rapport.
"L'isolat d'entérocoque porteur de la toxine reste heureusement sensible aux antibiotiques clés, " note Zhang. " Il n'a été trouvé qu'une seule fois sur un seul animal, et aucun signe de botulisme n'a été observé."
Lorsque Sicai et son collègue Jie Zhang, Doctorat, testé la toxine chez les rongeurs en laboratoire, cela a eu peu ou pas d'effet. Ce n'est que lorsqu'ils ont manipulé la toxine pour mieux cibler les neurones de souris et de rat qu'elle est devenue puissante, arrêtant la fonction nerveuse et provoquant une paralysie.
La BoNT/En est-elle toxique pour l'homme ? Le laboratoire de Dong le teste maintenant dans des neurones humains en culture pour le découvrir.
La toxine botulique a pu se lancer dans un nouveau type de bactérie, Entérocoque, par des plasmides, structures mobiles qui contiennent de l'ADN indépendamment des chromosomes et peuvent être échangées d'une bactérie à une autre. Crédit :Elena Hartley
Faire le grand saut
Comment cette toxine botulique a-t-elle pu passer d'une espèce bactérienne à une autre ? Des équipes dirigées par les collaborateurs de Dong, Michael Gilmore, Doctorat, au Massachusetts Eye and Ear et à la Harvard Medical School, et Andrew Doxey, Doctorat, à l'Université de Waterloo, ont découvert que les gènes de la toxine botulique BoNT/En étaient portés par un plasmide.
Les plasmides sont des structures mobiles qui contiennent de l'ADN indépendamment des chromosomes, et peut être échangé d'une bactérie à une autre. Les plasmides sont assez fréquents chez les entérocoques :en effet, ils ont été associés à l'acquisition de résistances à la vancomycine, un antibiotique de dernier recours, et le transfert de résistance au redoutable Staphylococcus aureus.
Cette capacité à échanger des gènes est ce qui inquiète les scientifiques. Une toxine puissante de C. botulinum se retrouver dans un multirésistant E. faecium souche? Cela semble maintenant théoriquement possible.
"L'entérocoque est une plaque tournante pour le transfert de gènes dans l'intestin, et cela le rend potentiellement effrayant, " dit Dong.
En bas dans la ferme
Le laboratoire de Gilmore a séquencé la production de toxine E. faecium dans le cadre d'une recherche beaucoup plus large des origines de la résistance aux antibiotiques des entérocoques et de leur capacité à causer des maladies.
« Nous ne cherchions pas une neurotoxine dans E. faecium , " dit François Lebreton, Doctorat, un autre co-premier auteur de l'article qui se spécialise dans l'examen des séquences du génome de ces microbes. "Il n'y avait aucune raison de soupçonner son existence."
Lebreton a étudié l'évolution des entérocoques depuis ses origines paléozoïques commensales jusqu'à son ascension en tant que menace hospitalière.
Photomicrographie de microscopie électronique à balayage d'Enterococcus. Crédit :François Lebreton, Oeil et oreille du Massachusetts
« En agriculture intensive, des antibiotiques sont administrés aux animaux de ferme pour favoriser la prise de poids dans des installations souvent surpeuplées. Nous pensons que cela crée un environnement dans l'intestin des animaux qui permet aux entérocoques résistants aux antibiotiques de se développer et d'entrer en contact avec les humains, " explique-t-il. " Nous savons que le très résistant aux antibiotiques E. faecium la souche que nous combattons à l'hôpital est très étroitement liée aux souches trouvées dans le tractus gastro-intestinal des animaux d'élevage."
De la ferme à l'ordinateur
Entre le bioinformaticien Andrew Doxey, Doctorat, dont le laboratoire de l'Université de Waterloo se spécialise dans l'extraction de données génomiques pour découvrir de nouvelles toxines et gènes de virulence. Analyser le nouveau séquencé E. faecium génome, les programmes informatiques du laboratoire ont rapidement repéré la séquence génétique de la nouvelle toxine botulique.
"La façon dont nous avons découvert cette toxine à l'aide de méthodes informatiques est différente de la façon dont les toxines étaient identifiées dans le passé, et peut devenir une approche standard dans la biosurveillance ", dit Doxey. " Il représente la collaboration scientifique et le partage de données à son meilleur. "
Une tempête parfaite ?
La toxine nouvellement découverte soulève des inquiétudes quant à la possibilité que la toxine botulique se retrouve dans les entérocoques résistants aux antibiotiques, peut-être résultant d'un transfert de gènes dans l'intestin d'un animal hébergeant à la fois C. botulinum et Enterococcus.
"Il s'agit d'une découverte unique d'une neurotoxine botulique dans une bactérie qui est à la fois omniprésente chez les animaux et un problème grave pour la santé humaine, " dit Lebreton. " E. faecium est dans le ventre de presque tous les humains; il est extrêmement résistant et survit à beaucoup de stress, comprenant souvent des efforts pour désinfecter les surfaces des hôpitaux. Un hôpital adapté, résistant aux antibiotiques, un insecte difficile à tuer porteur d'une neurotoxine serait le pire des cas."
On ne sait pas exactement quel animal cette neuvième toxine botulique est censée cibler. Le laboratoire de Gilmore continue d'élargir et d'étudier sa collection d'isolats d'entérocoques. "La plupart de ce que nous savons sur Enterococcus provient des quelques souches circulant à l'hôpital, " dit Lebreton. " Il est possible que BoNT/En, ou même d'autres nouvelles toxines, se retrouvera dans d'autres entérocoques isolés dans la nature. Nous n'avons tout simplement jamais cherché ceux-là auparavant."
