NEW HAVEN, Conn., États-unis : la cavité buccale humaine peut contenir 100 à 200 souches différentes de bactéries, d’où un environnement très disputé et une compétition entres les souches. Dans une nouvelle étude, les scientifiques ont démontré que les effets des antibiotiques sur des communautés bactériennes spécifiques, dépendent du fait que les espèces voisines ont des relations compétitives ou coopératives.
Les bactéries vivant à proximité l’une de l’autre peuvent avoir des interactions compétitives, telles que la lutte pour des ressources limitées ; ou des interactions coopératives (mutualistes), telles qu'une espèce produisant un substrat servant de nourriture à une autre. Dans une nouvelle étude, menée par des chercheurs de l'Université de Yale à New Haven et de l'Institut de technologie de Georgia à Atlanta, les scientifiques ont entrepris de comprendre le rôle de ces relations mutualistes.
« On connaît trop peu l'écologie des infections microbiennes, en particulier ce que font les agents pathogènes et comment ils interagissent avec les microbes résidents à proximité », a déclaré le co-auteur de l'étude, Dr Sylvie Estrela, du département d'écologie et de biologie évolutive de Yale.
Dans le cadre de l'étude, le Dr Estrela et son collègue le Dr Sam Brown, professeur agrégé à l'école des sciences biologiques de Georgia Tech, ont modifié un modèle existant de croissance bactérienne afin de pouvoir l’utiliser pour analyser les interactions compétitives ou mutualistes dans une communauté de deux espèces bactériennes, ce afin de prédire la réponse à un traitement antibiotique des espèces résistantes et sensibles aux antibiotiques en fonction des influences mutualistes ou compétitives qu’elles établissent entre-elles.
Selon les résultats de l'étude, des simulations ont montré qu’en cas de présence de deux micro-organismes concurrents, le traitement antibiotique supprimait les espèces sensibles tout en favorisant la croissance des résistantes. Toutefois, dans le contexte d'une relation mutualistes, la prise d’antibiotique contre les espèces sensibles a également permis de supprimer les bactéries résistantes, en raison de leur interdépendance.
De plus, les Drs Estrela et Brown ont découvert que l'organisation spatiale des cellules bactériennes influençait leur réponse aux antibiotiques, certaines espèces résistantes étant capables de déployer des stratégies de désintoxication contre les antibiotiques, ce qui peut entraîner une protection croisée des cellules sensibles voisines. Selon les chercheurs, cela montre qu'une telle protection croisée est plus efficace parmi une paire mutualiste d'espèces sensibles et résistantes parce que les bactéries mutualistes ont tendance à se mélanger au fur et à mesure qu'elles grandissent, tandis que les espèces concurrentes ou non interactives ont tendance à se séparer.
Afin d’approfondir le sujet, les Drs Estrela et Brown vont maintenant vérifier en laboratoire la pertinence de ces simulations et utiliser les résultats in vitro pour affiner le modèle existant, trouver de nouvelles idées et générer de nouvelles hypothèses. « Nous espérons que nos résultats aideront à attirer l'attention sur le fait que le contexte environnemental et spatial communautaire dans lequel les antibiotiques sont appliqués est important pour le succès du traitement », a déclaré le Dr Estrela.
L'étude, intitulée : « Community interactions and spatial structure shape selection on antibiotic resistant lineages » a été publiée dans le journal PLOS Computational Biology le 21 juin 2018.
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