Résistance aux antibiotiques : le paradoxe des biofilms

Les biofilms sont des groupes de bactéries qui vivent ensemble sous forme d’agrégats. À l'intérieur de ces biofilms, les bactéries peuvent échanger des éléments d’ADN appelés plasmides. Ces plasmides peuvent contenir des gènes spéciaux qui permettent aux bactéries de devenir résistantes aux antibiotiques. Cela signifie que même si on utilise des antibiotiques pour essayer de tuer ces bactéries, celles qui ont ces gènes peuvent survivre.

Les bactéries dans les biofilms peuvent garder ces plasmides et donc garder leur capacité à résister aux antibiotiques pour plus tard. C'est un peu comme si elles gardaient une arme secrète, juste au cas où elles en auraient besoin.

Mais qu’en est-il de leur potentiel à acquérir ces résistances ? 

Pour répondre à cette question il est essentiel de pouvoir suivre en direct le transfert de plasmides entre les bactéries du biofilm. Pour cela, plusieurs difficultés subsistaient : 

• La complexité des biofilms avec leur structure tridimensionnelle rend difficile l'observation directe des interactions entre les bactéries.
• Les outils et technologies nécessaires pour observer ces échanges en temps réel et à l'échelle microscopique ne sont pas encore suffisamment développés.
• Les échanges de plasmides peuvent être rapides et sporadiques, ce qui les rend difficiles à capturer avec les méthodes traditionnelles.

Filmer en direct les échanges de plasmides au sein des biofilms

Dans un article publié dans la revue PNAS, des scientifiques, en développant de nouveaux outils innovants de génétique et de microscopie, ont réussi à visualiser en temps réel le transfert d’ADN au sein de communautés bactériennes. Ils ont ainsi pu filmer le processus d’acquisition de résistance par des bactéries organisées en biofilm structurés. Et ces premiers résultats démontrent que lorsque le biofilm devient dense et arrive à maturité, sa configuration physique limite les contacts nécessaires entre bactéries donneuses et receveuses, freinant la diffusion des plasmides. Ainsi l’architecture même des biofilms joue un rôle déterminant dans la transmission et l’acquisition de résistances aux antibiotiques. 

Cette étude montre donc que si les biofilms favorisent le maintien des plasmides une fois la résistance acquise, ils seraient moins favorables à l’acquisition de nouvelles résistances. Leur structure pourrait au contraire limiter activement l’acquisition initiale de ces éléments génétiques.

Figure : Image d’un biofilm de bactéries Escherichia coli obtenue par microscopie confocale. Les bactéries vertes portent un plasmide de résistance aux antibiotiques. Ce plasmide peut se transmettre aux bactéries rouges, qui deviennent alors jaunes en produisant à la fois une fluorescence verte et rouge. La fluorescence permet d’identifier les bactéries ayant acquis la résistance. Les vues latérales montrent des coupes verticales du biofilm ; l’image principale est une vue du dessus. 

En savoir plus : S. Djermoun, D.K.H. Rode, E. Jiménez-Siebert, N. Netter, C. Lesterlin, K. Drescher, & S. Bigot. Biofilm architecture determines the dissemination of conjugative plasmids, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (17) e2417452122, https://doi.org/10.1073/pnas.2417452122 (2025).