Résistance aux antibiotiques — Exercices

De la lecture d'antibiogramme à l'analyse de mécanismes moléculaires. Corrigé en fin de fiche.

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1Vrai ou faux/ 4 pts

Pour chacune des affirmations suivantes, indiquer si elle est vraie ou fausse. Corriger les affirmations fausses en une phrase.

Les antibiotiques sont efficaces contre les infections virales comme la grippe.
Une bactérie résistante est une bactérie que l'antibiotique a rendue plus forte au fil du traitement.
Le transfert horizontal de gènes permet à une bactérie d'acquérir un gène de résistance sans se reproduire.
Interrompre un traitement antibiotique avant la fin prescrite peut favoriser la sélection de bactéries résistantes.

2Lecture d'un antibiogramme/ 4 pts

Une souche de Escherichia coli est testée contre trois antibiotiques. Les résultats sont les suivants :

Ampicilline (AMP) : aucun halo (0 mm)
Ciprofloxacine (CIP) : halo de 28 mm (seuil S = 22 mm)
Tétracycline (TET) : halo de 14 mm (seuil S/R = 18 mm)

Répondre aux questions suivantes.

Pour chaque antibiotique, conclure si la souche est sensible (S), intermédiaire (I) ou résistante (R). Justifier.
Quel(s) antibiotique(s) le médecin peut-il prescrire pour traiter l'infection ?
Proposer un mécanisme moléculaire qui pourrait expliquer la résistance à l'ampicilline.

3Sélection naturelle et bon usage des antibiotiques/ 6 pts

Dans une population de Staphylococcus aureus, une mutation rare confère à quelques individus une résistance à la pénicilline. Un patient infecté reçoit un traitement de 10 jours mais l'arrête au bout de 5 jours, se sentant mieux.

Expliquer pourquoi, avant tout traitement, la quasi-totalité des bactéries est sensible à la pénicilline.
Décrire l'évolution de la population bactérienne lors des 5 premiers jours de traitement.
Expliquer ce qui se passe dans la population après l'arrêt prématuré du traitement.
Conclure sur les conséquences pour le patient et pour la santé publique.

4Multirésistance et transfert horizontal/ 6 pts

Un médecin constate qu'une souche bactérienne, initialement sensible à trois antibiotiques différents, est devenue résistante aux trois simultanément après une hospitalisation du patient.

Peut-on expliquer cette triple résistance simultanée par des mutations indépendantes ? Justifier à l'aide d'un argument probabiliste.
Quel mécanisme de transmission génétique permet d'expliquer l'acquisition simultanée de plusieurs gènes de résistance ? Décrire brièvement ce mécanisme.
Pourquoi les milieux hospitaliers favorisent-ils particulièrement l'émergence et la diffusion des bactéries multirésistantes (BMR) ?

Corrigé détaillé

1Vrai ou faux

a) \(FAUSSE.\) \(Les antibiotiques agissent uniquement sur les bactéries (cellules procaryotes). Ils sont sans effet sur les virus, qui utilisent le métabolisme de la cellule hôte et ne possèdent pas les cibles moléculaires des antibiotiques.\)

b) \(FAUSSE.\) \(Les antibiotiques ne rendent pas les bactéries plus fortes. Ils exercent une pression de sélection qui élimine les bactéries sensibles et laisse survivre celles qui étaient déjà résistantes grâce à une mutation préexistante. La résistance n'est pas acquise pendant le traitement.\)

c) \(VRAIE.\) \(Par conjugaison bactérienne, un plasmide portant un gène de résistance peut être transféré d'une bactérie donneuse à une bactérie receveuse via un pont cytoplasmique, indépendamment de toute division cellulaire.\)

d) \(VRAIE.\) \(Un traitement interrompu prématurément ne détruit pas la totalité des bactéries. Les individus les plus résistants, encore présents à faibles doses, survivent et se multiplient, rendant le traitement ultérieur moins efficace.\)

2Lecture d'un antibiogramme

a) \(AMP : 0 mm, absence totale de halo → R. CIP : 28 mm > 22 mm (seuil S) → S. TET : 14 mm < 18 mm (seuil S/R) → R.\) \(Ampicilline : Résistante (R). Ciprofloxacine : Sensible (S). Tétracycline : Résistante (R).\)

b) \(Seuls les antibiotiques de catégorie S sont prescrits.\) \(Seule la ciprofloxacine peut être utilisée pour traiter l'infection par cette souche.\)

c) \(L'ampicilline est une bêta-lactamine qui cible la synthèse de la paroi bactérienne.\) \(La bactérie produit probablement une bêta-lactamase, enzyme qui hydrolyse le cycle bêta-lactame de l'ampicilline et la rend inactive avant qu'elle atteigne sa cible. Ce mécanisme est fréquemment porté par un plasmide de résistance.\)

3Sélection naturelle et bon usage des antibiotiques

a) \(En l'absence d'antibiotique, la mutation de résistance ne confère aucun avantage sélectif.\) \(Sans pression de sélection, la mutation de résistance ne procure aucun avantage et peut même représenter un coût énergétique (synthèse d'une enzyme de dégradation, par exemple). Les bactéries sensibles dominent donc largement la population.\)

b) \(La pénicilline exerce une pression de sélection sur la population.\) \(La pénicilline tue les bactéries sensibles, qui constituent la majorité de la population. Les rares bactéries mutantes résistantes survivent et se divisent sans compétition (division toutes les ≈ 20 min). La proportion de bactéries résistantes augmente fortement dans la population au cours du traitement.\)

c) \(À J5, la population bactérienne n'est pas encore éliminée et comprend une fraction résistante significative.\) \(En l'absence d'antibiotique, la pression de sélection disparaît. Les bactéries résistantes encore présentes se multiplient librement. La population repart en étant désormais majoritairement composée de bactéries résistantes, rendant un nouveau traitement à la pénicilline inefficace.\)

d) \(Conséquences individuelles et collectives.\) \(Pour le patient : l'infection persistera ou récidivera avec des souches résistantes, rendant le traitement plus difficile et potentiellement plus dangereux. Pour la santé publique : le patient devient un réservoir de souches résistantes qu'il peut transmettre à son entourage, contribuant à la propagation de la résistance dans la population.\)

4Multirésistance et transfert horizontal

a) \(Probabilité de trois mutations indépendantes survenant simultanément dans la même cellule.\) \(Non. La probabilité qu'une mutation conférant une résistance survienne est déjà très faible (de l'ordre de 10⁻⁸ à 10⁻⁹ par division). La survenue simultanée de trois mutations indépendantes dans le même individu bactérien serait d'une probabilité infime (produit des trois probabilités individuelles), incompatible avec l'observation clinique. Un autre mécanisme doit être invoqué.\)

b) \(Transfert horizontal par conjugaison et plasmide de résistance multiple.\) \(Le transfert horizontal de gènes par conjugaison bactérienne explique cette acquisition simultanée. Une bactérie donneuse (présente en milieu hospitalier) établit un contact physique avec la bactérie receveuse et lui transfère un plasmide portant plusieurs gènes de résistance (plasmide multi-résistant). La bactérie receveuse acquiert ainsi en une seule étape la résistance à plusieurs antibiotiques.\)

c) \(Facteurs hospitaliers favorisant l'émergence et la diffusion des BMR.\) \(En milieu hospitalier : (1) usage intensif et répété d'antibiotiques qui exerce une forte pression de sélection en permanence ; (2) présence simultanée de nombreux patients infectés et immunodéprimés, facilitant les contacts bactérie-bactérie (surfaces, matériel médical) et donc les conjugaisons ; (3) actes invasifs (sondes, cathéters) qui court-circuitent les barrières naturelles et ouvrent des portes d'entrée aux BMR ; (4) patients fragilisés chez qui les BMR peuvent s'établir durablement et se disséminer.\)