Whole genome sequencing

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ARTICLE DE REVUE
La prochaine révolution en microbiologie clinique
«Whole genome sequencing»
Dr Dominik Meinel a,b , PhD; Dr Helena M. B. Seth-Smith a,b , PhD; PD Dr méd. Dr phil. Adrian Egli a,b
a
Klinische Mikrobiologie, Universitätsspital Basel, Basel
Applied Microbiology Research, Departement Biomedizin, Universität Basel, Basel
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Peer
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a r tic le
b
Le séquençage et l’analyse du génome entier d’agents pathogènes («whole genome
sequencing») en l’espace de quelques jours ouvrent de nouvelles possibilités. L’épidémiologie moléculaire, la détection de tous les facteurs de virulence et mécanismes
d’antibiorésistance codés dans le génome, ainsi que la détermination du microbiome sont du plus grand intérêt pour de nombreuses disciplines cliniques. Cet article
de revue présente les possibilités et les défis en s’appuyant sur des exemples tirés
de la pratique.
Introduction et contexte
Grâce au développement technique, le savoir et la précision dans la microbiologie clinique et dans la pra-
Dominik Meinel
Au cours de ces dernières années, la discipline de la
tique médicale quotidienne ont déjà fortement pro-
­microbiologie clinique a connu une série de dévelop-
gressé [13]. Dans les années 1980, à peine 1000 espèces
pements techniques substantiels et de longue portée.
bactériennes avec un nom valide publié étaient connues;
L’automatisation de la préparation et du traitement des
en 2012, ce nombre était déjà de presque 14 000 [14]. Les
échantillons [1, 2] ainsi que les analyses par spectromé-
mécanismes de résistance et les facteurs de virulence
trie de masse au moyen de la technologie MALDI-TOF
peuvent être décrits de manière détaillée grâce aux
(«matrix-assisted laser desorption/ionization time-
données génétiques de haute résolution et peuvent être
of-flight») pour l’identification rapide de bactéries et
associés à l’affection correspondante. Grâce à l’échange
champignons [3, 4] ont conduit à une optimisation et
avec d’autres disciplines spécialisées, les informations
accélération considérables des processus de travail.
microbiologiques peuvent être interprétées et appliquées
L’identification de bactéries jusqu’au niveau de l’espèce
dans un contexte personnalisé.
est dans la plupart des cas disponible 24 heures plus tôt
Alors qu’il y a encore quelques années, le WGS était
qu’avec les méthodes conventionnelles [5], ce qui a sans
­limité par les coûts élevés liés au matériel et aux réactifs,
nul doute également des conséquences majeures pour
cet obstacle a été surmonté grâce à la disponibilité
la prise en charge clinique. Le diagnostic moléculaire a
croissante et au développement de la technologie. En
lui aussi connu de grandes avancées: grâce à l’explication
parallèle, la bioinformatique pour l’analyse des grandes
de syndromes cliniques tels que la méningite/l’encépha-
quantités de données complexes a accompli d’énormes
lite ou les infections respiratoires, les tests de PCR
progrès. Bien que pour la plupart des génomes bac­
­basés sur des panels permettent d’ébaucher un dia-
tériens, on compte «seulement» entre deux et neuf
gnostic microbiologique en détectant une multitude
mégabases, le volume des données à analyser peut être
d’agents pathogènes potentiels [6, 7]. Toutefois, avec la
démultiplié en raison d’une couverture («coverage»)
possibilité de séquençage du génome entier («whole
multiple lors du séquençage. Des ordinateurs très per-
genome sequencing», WGS) de bactéries, virus et cham-
formants doivent dès lors être utilisés pour l’analyse
pignons, nous assistons probablement à une véritable
bioinformatique. La définition de processus analy-
révolution [8–12]. La technologie du WGS permet de réa-
tiques automatiques («analytical pipelines») au moyen
liser des analyses avec une précision jusqu’alors inégalée
de logiciels commerciaux permet un traitement rela­
et fournissant une quantité d’informations elle aussi
tivement rapide des données en l’espace de quelques
inégalée.
heures.
Afin d’utiliser efficacement ces nouvelles technologies,
Sous quelle forme la technologie du WGS trouve-t-elle
il est essentiel de discuter avec les collègues cliniciens
sa place dans la microbiologie moderne suisse? Parmi
des possibilités offertes par les nouvelles avancées tech-
les problèmes actuels majeurs auxquels est confrontée
nologiques, sans oublier les lacunes et défis associés.
la microbiologie clinique figurent le développement
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Article de revue
fulgurant de résistances aux antibiotiques [15–17] et la
uniquement être utilisée au profit de la santé publique
propagation d’agents pathogènes virulents [18–20]. Ces
par le biais de banques de données transcantonales in-
défis microbiologiques et cliniques peuvent être explo-
terconnectées [8, 9, 12, 21].
rés et compris grâce à la technologie du WGS. Toutefois,
Dans cet article, nous souhaitons présenter en détails
en raison de la propagation rapide d’agents pathogènes
la technologie du WGS pour les applications microbio-
virulents et multirésistants, il est essentiel, à l’échelle
logiques et en montrer les avantages, mais également
de la Suisse mais également au niveau mondial, de dis-
les défis, au moyen d’exemples tirés de la pratique diag­
poser de banques de données de surveillance inter-
nostique de routine.
connectées. Même si une interconnexion à l’échelle de
toute la Suisse serait déjà techniquement possible à
l’heure actuelle, sa mise en place est encore hésitante,
car le financement fait défaut et la durabilité de l’inves-
Aspects techniques du «whole genome
sequencing» (fig. 1)
tissement considérable dans une telle infrastructure
Sur le plan technologique, le principe du WGS avec la
est sous-estimée. La circulation d’agents pathogènes
méthode du «séquençage par synthèse» s’inspire du
multirésistants ou virulents entre différents hôtes et
séquençage de Sanger par électrophorèse capillaire
réservoirs, à savoir entre l’être humain, l’animal et
[22], méthode connue et utilisée depuis des années.
­l’environnement au sens d’un concept «one health»,
L’ADN polymérase est responsable de l’incorporation
comme c’est par ex. le cas pour les Salmonella spp. ou
progressive des composants d’ADN marqués par fluores-
les Escherichia coli entéropathogènes, peut finalement
cence (désoxyribonucléotide triphosphate, dNTP) dans
Figure 1: Déroulement technique du séquençage.
Les quatre étapes principales sont (1) constitution d’une librairie de séquençage, (2) génération des clusters, (3) séquençage
et (4) analyse des données. dNTP = désoxyribonucléotide triphosphate, SNP = «single nucleotide polymorphisms».
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Article de revue
le brin d’ADN synthétisé à l’aide de la matrice d’ADN
mesure les protons libérés à l’aide d’altérations haute-
(brin modèle, en anglais «DNA template»). La diffé-
ment sensibles du pH (grâce au clivage du phosphate
rence critique par rapport à la méthode de Sanger, qui
dans le séquençage).
permet uniquement de mesurer un seul fragment
d’ADN, est qu’il est possible d’exécuter et mesurer
Analyse des données
­parallèlement des millions de réactions de séquençage
L’analyse des fragments d’ADN (avec code-barres) peut
au cours d’un seul cycle («massive parallel sequen-
s’effectuer de deux façons: assemblage «de novo» des
cing»). A cet effet, une micro-puce spéciale dont la taille
fragments d’ADN qui se chevauchent («assembly») ou
ne dépasse pas 20 mm² (!) est utilisée. Le WGS s’effectue
comparaison avec une séquence de référence connue
en quatre étapes clés (voir fig. 1).
du même pathogène («mapping»). De par la disponi­
bilité croissante de génomes de pathogènes différents,
Constitution d’une librairie de séquençage
(«library preparation»)
la seconde méthode est moins complexe sur le plan
L’ADN d’un pathogène fait l’objet d’une fragmentation
construction de l’ensemble du génome et l’analyse des
enzymatique ou d’une fragmentation par ultrasons;
données qu’il contient permettent de tirer une série de
les fragments qui en résultent sont marqués par liga-
conclusions essentielles pour des pathogènes indivi-
tion au niveau des extrémités 5’ et 3’ de l’ADN avec un
duels ou des groupes de pathogènes, ce qui est décrit
adaptateur de séquençage («barcoding»). Grâce à ces
dans la suite de l’article.
bioinformatique et elle est beaucoup plus rapide. La re-
code-barres, il est ensuite possible de séquencer plusieurs pathogènes en parallèle, car chaque code-barres
est par ex. utilisé pour un pathogène spécifique d’un
Typage et épidémiologie moléculaire
patient, permettant ainsi une classification des frag-
Les transmissions de souches bactériennes entre pa-
ments séquencés.
tients confrontent souvent les spécialistes de l’hygiène
hospitalière à des défis. En cas de Staphylococcus aureus
Génération des clusters («cluster generation»)
résistant à la méticilline (SARM) ou d’entérobactéries
La librairie est chargée sur un support solide («flow
multirésistantes, il est par exemple nécessaire de déter-
cell»), sur lequel les adaptateurs de séquençage peuvent
miner dans un premier temps le nombre de patients
être hybridés avec des fragments d’ADN supplémen-
touchés, puis de procéder à un dépistage des personnes
taires. S’ensuit alors ce qu’on appelle l’amplification en
en contact. La recherche d’une source n’est pas toujours
ponts: il s’agit d’une PCR («polymerase chain reaction»)
simple, demande du temps et des ressources et elle
au cours de laquelle les amorces (oligonucléotides) sont
n’est parfois pas entièrement possible. Il en va de même
immobilisées à la surface de la «flow cell». Il en résulte
pour les transmissions dans l’espace public. Les infec-
des groupes/amas («cluster») de fragments d’ADN iden-
tions transmises via les aliments peuvent poser de véri-
tiques, démultipliés par l’amplification en ponts, qui
tables défis, comme l’a montré l’exemple de l’infection
sont fixés localement en surface. Dans le séquençage
par E. coli productrice de shigatoxines en Allemagne
qui s’ensuit, cela sert au renforcement du signal.
[23, 24]. En outre, au cours des dernières années, on note
une nette augmentation des bactéries multirésistantes
Séquençage
[15–17]. Le Centre suisse pour le contrôle de l’antibio­
La technologie Illumina® utilise une méthode de ter-
résistance Anresis fait état d’une augmentation préoc-
minaison cyclique réversible («reversible terminated
cupante des entérobactéries productrices de bêta-lacta-
chemistry»). Ce faisant, tous les dNTP (A, G, C et T) sont
mases à spectre étendu (EBLSE), passant de 1% en 2004 à
toujours disponibles simultanément, et l’appariement
plus de 10% en 2015 [25]. Toutefois, d’autres germes ré-
des bases entraîne l’intégration du dNTP prédéterminé
sistants gagnent également du terrain, notamment les
par le brin modèle. Le signal fluorescent spécifique à
entérobactéries productrices de carbapénèmases (EPC)
tout dNTP permet d’identifier chaque dNTP intégré.
et les bactéries à Gram négatif non fermentaires ou la
Etant donné que le colorant fluorescent bloque l’extré-
résistance plasmatique à la colistine chez E. coli [26]. Les
mité 3’ de la base intégrée, seule une base peut être
germes multirésistants représentent une grande me-
­intégrée lors de chaque étape. Pour séquencer la base
nace pour la médecine moderne et leur propagation
suivante, le colorant peut faire l’objet d’un clivage
doit être empêchée. Différentes méthodes de typage
chimique et l’extrémité 3’ peut être libérée pour l’étape
sont disponibles pour déterminer les liens entre les dif-
de réaction suivante. Ainsi, au cours des cycles de sé-
férents isolats et la clonalité. Les données sont ensuite
quençage, la séquence de nucléotides est mesurée
analysées afin d’établir une phylogénie (arbre de parenté
étape par étape. A l’inverse, la technologie Ion Torrent™
entre les pathogènes).
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Article de revue
Les méthodes de typage courantes sont l’électrophorèse
«Simpson’s Index of Diversity», une valeur de 1,0 repré-
sur gel en champ pulsé («pulsed-field gel electrophore-
sentant le pouvoir discriminant maximal.
sis», PFGE), le typage par séquençage multilocus («mul-
En comparant le génome entier de différents patho-
tilocus sequence typing», MLST), le «spa-typing» pour
gènes, le WGS offre un pouvoir discriminant maximal
S. aureus et le ribotypage pour Clostridium difficile. Ces
pour déterminer les liens de parenté. Les gènes qui
technologies se caractérisent par des pouvoirs discri-
sont présents chez toutes les bactéries d’une espèce
minants différents et par une charge de travail variable
sont assignés au «génome cœur» («core genome») et
pour le laboratoire (tab. 1). Le pouvoir discriminant est
comparés entre eux. Les gènes qui ne sont pas présents
mesuré au moyen d’un index de diversité, par ex. le
chez toutes les bactéries de cette espèce, comme par
ex. certains gènes de résistance, sont assignés au «gé-
Tableau 1: Comparaison de différentes méthodes de typage: PFGE = électrophorèse sur
gel en champ pulsé, MLST = «mutilocus sequence typing», WGS = «whole genome
sequencing», SI = «Simpsons Index of Diversity» Les coûts sont définis sur la base de la
liste des analyses au moyen des positions de PCR pour la mise en évidence d’un gène.
Méthode
Germes
Délai d’exécution Coûts en CHF Pouvoir
par échandiscriminant
tillon
(SI diversity)
Références
pris en compte dans l’analyse initiale. La comparaison
entre les isolats se base généralement sur le génome
cœur, comme c’est le cas lors d’une analyse de type
MLST, mais cependant avec un centuple des gènes
(«core genome MLST»).
PFGE
Multiples
1 semaine
180
0,87–0,99
[27–30]
MLST
Multiples
1 semaine
180–360
0,9–0,95
[27, 28, 31]
3–4 jours
180
–
–
Ribotypage Cl. difficile
nome accessoire» («accessory genome») et ne sont pas
spa-typing
S. aureus
3–4 jours
180
0,95
[30]
WGS
Multiples
3–4 jours
540
0,99
–
La comparaison directe d’isolats permet ainsi de détecter des mutations ponctuelles individuelles («single
nucleotide polymorphisms», SNP) entre les bactéries.
Cette approche est utile pour représenter avec une très
grande précision les liens de parenté (cf. exemple dans
la fig. 2). Une chaîne de transmission peut être reconstituée de patient à patient et venir compléter les données
épidémiologiques.
Cette méthode fonctionne déjà très bien pour le SARM
[32–37], pour Enterococcus faecium [38], pour les EBLSE
[17, 39–41], pour les EPC [42–45], pour Neisseria meningi­
tidis [46], pour Mycobacterium tuberculosis [47–50] et
pour beaucoup d’autres agents pathogènes.
Etant donné que le taux de mutation spontanée de
nombreuses espèces bactériennes est connu, cette
­méthode permet également d’évaluer la dynamique de
transmission et la temporalité, ce qui constitue une valeur ajoutée supplémentaire. Ces éléments permettent
dans le contexte d’une épidémie de déterminer une
source ou un facteur de risque potentiel, en fonction
de l’espèce bactérienne détectée, dans un cadre temporel de quelques semaines [51].
Détection de facteurs de virulence
Les facteurs de virulence influencent fortement la pathogénicité des bactéries. Ils constituent une modalité
essentielle pour garantir la transmission à de nouveaux
hôtes, par ex. par le biais de facteurs d’adhésion qui se
lient à l’épithélium de l’hôte ou à d’autres surfaces [52].
Les facteurs de virulence peuvent également aider les
bactéries à vaincre d’autres espèces concurrentes en ce
Figure 2: Typage basé sur le «whole genome sequencing» d’isolats de SARM. Trois
­clusters sont visibles: vert, jaune et rouge. Les chiffres désignent le nombre d’altérations
génétiques (SNP ou différences d’allèles). Le SARM a besoin d’env. 8 semaines par SNP.
SARM = Staphylococcus aureus résistant à la méticilline; SNP = «single nucleotide
­p olymorphisms».
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qui concerne l’approvisionnement en nutriments [53].
La pathogénicité dans l’hôte humain est aussi fortement influencée par des facteurs de virulence, comme
c’est par ex. le cas de la toxine du syndrome du choc
toxique pour S. aureus, de la toxine cholérique (respon-
352
Article de revue
sable de diarrhée) pour Vibrio cholerae ou des toxines
­traitement efficace, mais elle confère également une
responsables de diphtérie pharyngée pour Coryne­
compréhension épidémiologique face à la propagation
bacterium diphtheriae. La diversité des facteurs de
actuellement très rapide de bactéries multirésistantes.
virulence bactérienne est immense [52–56], mais
Différentes méthodes phénotypiques et génotypiques
­l’influence de facteurs individuels sur l’évolution de la
sont disponibles à cet effet au laboratoire de micro­
maladie est bien souvent insuffisamment décrite. Fait
biologie. La grande diversité de gènes codant pour les
particulièrement important pour la pratique clinique,
BLSE, l’AmpC et les carbapénémases s’oppose toutefois
des tests de PCR sont uniquement disponibles pour un
à la disponibilité d’une PCR spécifique pour chaque
faible nombre de facteurs de virulence, et ce, la plupart
gène. Là aussi, le WGS peut s’avérer très utile et appor-
du temps dans des centres de référence. A l’heure
ter un éclaircissement définitif. La figure 3 illustre ce
­actuelle, les multiples propriétés des bactéries ne sont
cas de figure à l’exemple de la carbapénémase de type
également pas encore prises en compte dans le proces-
IMI-1, qui a pu être détectée par WGS mais fait défaut
sus de décision clinique et, en raison des progrès tech-
dans les tests diagnostiques courants.
niques accomplis dans la biologie moléculaire et la
Le plus grand bénéfice clinique concerne toutefois les
­microbiologie, le nombre de facteurs de virulence ne
bactéries à croissance lente, telles que Mycobacterium
cessent d’augmenter. En cas de réaction médiée par
tuberculosis. Les résultats du test de résistance phéno-
une toxine, la durée nécessaire à l’obtention du résul-
typique sont uniquement disponibles tardivement,
tat de la PCR est bien souvent trop longue pour influen-
retardant ainsi l’initiation d’un traitement anti­
cer la décision clinique. Le syndrome de choc toxique
biotique optimal précisément pour les isolats de M. tu­
dans le cadre d’une infection à S. aureus en est un bon
berculosis multirésistants. La méthode de WGS per-
exemple. Dans ce cas de figure, le choix de l’antibio­
mettrait ici d’obtenir des résultats nettement plus
thérapie est initialement dicté par les symptômes cli-
rapidement par analyses de séquences des gènes de
niques et la toxine n’est généralement que déterminée
résistance et ce, même directement à partir d’un
rétrospectivement. La présence de la toxine du syn-
échantillon du patient [57–60]. Cela serait semblable à
drome de choc toxique peut toutefois être responsable
une méthode déjà utilisée dans les laboratoires
d’une réponse immunitaire excessive et de compli­
­spécialisés pour M. tuberculosis consistant à tester les
cations massives. Il en est de même pour d’autres fac-
résistances par PCR/hybridation. Le WGS fournit tou-
teurs de virulence, comme les facteurs d’adhésion, qui
tefois nettement plus d’informations génétiques, car
n’ont jusqu’à présent guère d’influence sur le processus
il ne se contente pas d’analyser des gènes isolés. Les
de décision clinique. Grâce aux données génomiques,
chercheurs tentent actuellement de rendre le test de
il est déjà possible aujourd’hui pour S. aureus d’identi-
résistance génotypique encore plus précis par ce biais
fier jusqu’à 60 facteurs de virulence différents, et ce
et de déterminer les antibiorésistances par test gé­
sans grands moyens techniques. Cela permet d’évaluer
notypique pour les patients présentant des infections
précisément le risque individuel d’un patient par ex.
mixtes. En outre, les informations fournies par le
en ce qui concerne les complications potentielles (for-
WGS peuvent être utilisées à des fins épidémiolo-
mation de biofilms ou d’abcès, choc et risques de trans-
giques.
mission, etc.). En ce qui concerne C. diphtheriae, outre
Il est également possible de comprendre les méca-
la toxine diphtérique, des facteurs d’adhésion majeurs
nismes de résistance par le biais de la génétique fonc-
pour l’épithélium pharyngé peuvent également être
tionnelle. La détection de pertes de porines pour les
mis en évidence. Ce sont précisément ces isolats com-
entérobactéries et les bactéries à Gram négatif non
portant les deux facteurs de virulence qui doivent faire
fermentaires, telles que Pseudomonas aeruginosa,
­
l’objet d’une attention particulière. La concertation
constituait jusqu’à présent un diagnostic d’exclusion.
avec des confrères spécialisés en infectiologie, en hy-
Un profil de résistance phénotypique a été comparé
giène hospitalière et en médecine intensive occupera
­génotypiquement avec un large spectre de PCR indi­
une place de plus en plus déterminante à l’avenir afin
viduelles et finalement, après avoir éliminé tous les
que les multiples informations microbiologiques
­résultats négatifs, la possibilité d’une perte de porines
puissent être utilisées de manière optimale pour une
a été envisagée. Les pertes de porines sont actuelle-
prise en charge individuelle des patients.
ment plus fréquentes que les résistances aux carba­
pénèmes médiées par un plasmide. L’analyse par WGS
Détection de mécanismes de résistance
permet d’annoter les mutations par ex. dans le gène
oprD de P. aeruginosa et l’influence sur la perméabilité
L’élucidation d’un mécanisme de résistance est essen-
de la porine pour les carbapénèmes peut être directe-
tielle, car elle permet non seulement d’assurer un
ment postulée (fig. 4).
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Article de revue
Figure 3: Evaluation moléculaire de carbapénémases par «whole genome sequencing» (WGS).
Cet exemple illustre un domaine d’application potentiel du WGS dans l’évaluation de carbapénémases. Dans ce cas, une bactérie Enterobacter cloacae a été isolée (1). Le test d’antibiorésistance phénotypique (2) a suggéré une production de carbapénémases. Pour déterminer de quels types de carbapénémases il s’agit, un test génotypique (3) au moyen d’un test de PCR rapide
disponible dans le commerce (GeneXpert ®, Cepheid) a été réalisé. Ce test n’est néanmoins pas parvenu à identifier les carbapénémases, car le panel ne contient que les carbapénémases les plus fréquentes. Ensuite, l’isolat a été séquencé au moyen d’un
séquenceur Illumina® MiSeq en mode 2 × 300 bp paired-end. Le génome a été assemblé et comparé à une banque de données
du NCBI contenant les carbapénémases (5). Cette comparaison de séquences a fourni une concordance avec une carbapénémase de type IMI-1, expliquant ainsi la résistance observée.
Défis et limitations du WGS
dans la ­microbiologie clinique
Des banques de données plus grandes et centrales sont
également nécessaires en Suisse, afin de permettre une
surveillance des agents pathogènes virulents et résis-
Bien que les coûts aient dans l’ensemble nettement
tants au-delà des frontières cantonales. Les avantages
baissé, le séquençage d’un génome est encore relative-
sont évidents: étant donné que les patients vont et
ment onéreux. Avec le développement continu de la
viennent entre les hôpitaux et les autres institutions
technologie, les coûts des réactifs devraient diminuer
de santé, ils sont exposés à de possibles agents patho-
au cours des prochaines années. S’y ajoutent toutefois
gènes et il y a un risque d’échange d’agents pathogènes.
des coûts supplémentaires, tels que l’amortissement
De même, de nombreux agents pathogènes multiré­
des appareils, la bioinformatique sophistiquée avec ses
sistants arrivent en Suisse en raison des déplacements
logiciels et ses experts analytiques, ainsi que la charge
croissants de la population et des migrations. Une
de travail du personnel de laboratoire. La bioinforma-
banque de données centralisée permettrait finalement
tique représente aujourd’hui incontestablement le plus
aussi de faire des économies au niveau du diagnostic
grand défi. Les analyses sont extrêmement complexes
spécialisé en évitant de réaliser de multiples examens
et requièrent une expertise correspondante et une
pour un seul et même problème. Grâce à une banque
­formation spécialisée. Le personnel compétent est dif-
de données, il est également possible de définir des
ficile à trouver.
processus d’analyse efficaces et de communiquer de
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Article de revue
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Figure 4: Evaluation d’une perte de porines.
Au test d’antibiorésistance phénotypique, un isolat de Pseudomonas aeruginosa a montré (A) une résistance au méropénème et à l’imipénème. Cela
­suggère une perte de porines sur le plan phénotypique. En outre, une résistance aux antibiotiques bêtalactamines pipéracilline–tazobactam et ceftazidime
a été observée. Etant donné que la bactérie P. aeruginosa est porteuse d’une β-lactamase chromosomique, le gène ampC, qui n’est toutefois pas exprimée,
il a été soupçonné que l’expression du gène ampC a été induite («dérépression»). Dans la mesure où aucune méthode phénotypique n’était disponible,
l’isolat a été séquencé au moyen d’un séquenceur Illumina® MiSeq en mode 2 × 300 bp paired-end. Cette analyse a révélé une mutation ponctuelle au
niveau du gène ampR (B), probablement à l’origine d’un déficit fonctionnel du gène. Le gène ampR code pour le répresseur, qui inhibe la formation de
la β-lactamase AmpC. Cela explique directement la résistance aux antibiotiques pipéracilline–tazobactam et ceftazidime. Une mutation supplémentaire a
été détectée dans le gène oprD (C). Le gène oprD code pour une porine dans la membrane cellulaire externe de P. aeruginosa, par laquelle non seulement
les glucides mais également les carbapénèmes méropénème et imipénème atteignent l’espace membranaire, leur site d’action. Une mutation ponctuelle
de C, dans une souche de référence sensible, en T dans une souche résistante, est à l’origine d’un codon-stop et ainsi d’une délétion du feuillet bêta à
l’extrémité C-terminale. Comme la porine forme un tonneau bêta (D) [62], qui est intégré dans la membrane, cette délétion entraîne une déstabilisation et
une perte de fonction de la protéine. Grâce à la spectrométrie de masse en tandem, nous sommes parvenus à démontrer, en collaboration avec l’équipe
de recherche du Prof. Dirk Bumann, du biocentre de l’université de Bâle, que bien que la protéine soit détectable dans des souches sensibles, elle ne peut
plus être détectée dans les souches résistantes. L’absence de la porine explique ainsi la résistance au méropénème et à l’imipénème, car les deux anti­
biotiques ne peuvent plus parvenir à leur site d’action.
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Article de revue
manière plus efficiente des informations essentielles
sibles aux cliniciens. Dans le cas d’une étude épidémio-
PD Dr méd. Dr phil.
pour la santé publique.
logique, il est possible d’établir une phylogénie des
Adrian Egli
Outre les défis personnels et logistiques, il y a égale-
isolats analysés avec interprétation des liens de pa-
ment des défis techniques majeurs, comme par ex. les
renté, qui est une pratique déjà courante pour d’autres
fragments d’ADN courts. Précisément pour l’analyse de
méthodes. Pour les analyses des antibiorésistances et
plasmides, qui ont des séquences d’ADN nettement plus
des facteurs de virulence, il faudra à l’avenir établir un
courtes mais présentent un nombre particulièrement
rapport interprétable de manière intuitive, qui en-
élevé de séquences répétées difficiles à séquencer sur le
globe les principaux facteurs de virulence et fournit
plan technique, les séquençages de fragments d’ADN
une aide aux cliniciens pour l’interprétation.
plus longs sont essentiels. A cet effet, des appareils basés
Des essais scientifiques tentent déjà actuellement
sur les nanopores, tels que PacBio® ou MinIon, entrent
d’identifier des agents pathogènes, tels que bactéries,
en ligne de compte [61].
virus ou champignons, par WGS à partir de prélève-
Un autre aspect essentiel est la manière dont les don-
ments du patient, sans mise en culture, et de détermi-
nées complexes du WGS peuvent être rendues acces-
ner en parallèle les antibiorésistances. Il s’agit d’un do-
Correspondance:
Abteilung Klinische
Mikrobiologie
Universitätsspital Basel
Petersgraben 4
CH-4031 Basel
adrian.egli[at]usb.ch
maine en rapide évolution, dont l’utilisation se limite
L’essentiel pour la pratique
• Le séquençage du génome entier de bactéries permet de représenter leurs
modes de transmission avec un pouvoir discriminant très élevé et de tirer des conclusions temporelles quant à leur dynamique de transmission.
Ce pouvoir discriminant ne peut pas être atteint avec les méthodes de typage classiques.
• En outre, de très nombreuses résistances peuvent être détectées et comprises d’un point de vue fonctionnel à partir des informations génétiques.
• Il est également possible de déterminer un vaste nombre de facteurs de
virulence et de les associer au tableau clinique, permettant ainsi d’acquérir une meilleure compréhension des maladies.
• Au vu des grandes quantités de données qui seront disponibles à l’avenir, la collaboration entre le laboratoire et les médecins traitants deviendra de plus en plus importante afin que les informations supplémentaires
disponibles puissent également être utilisées de manière optimale dans
le contexte clinique.
SWISS MEDICAL FORUM – FORUM MÉDICAL SUISSE 2017;17(15–16):348–355
toutefois encore principalement au cadre scientifique.
Il reste des difficultés à résoudre, comme par ex. l’évaluation correcte des agents pathogènes dans les échantillons de patients avec infections mixtes. Dans ce
contexte, il est particulièrement intéressant que le
WGS fournisse également des données quantitatives
qui permettent de quantifier les espèces identifiées, livrant ainsi des informations complémentaires quant à
d’éventuels germes dominants. Il sera captivant de
suivre l’évolution dans ce domaine.
Disclosure statement
Les auteurs n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts financier ou personnel
en rapport avec cet article.
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La liste complète des références est disponible dans la version en ligne
de l’article sur www.medicalforum.ch
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