CeBIT 2017 : Avec des données génétiques, les bioinformaticiens prédisent la résistance aux antibiotiques

Chronophage : Les bactéries doivent être cultivées sur un milieu nutritif pour détecter les résistances. Des tests spéciaux et des données génétiques sont conçus pour fournir des résultats plus rapides et plus fiables. (Photo : Curetis)

Professeur Andreas Keller (Photo : Université de la Sarre) / Professeur Andreas Keller (Photo : Université de la Sarre)

Chaque année, environ 25 000 personnes meurent dans l'Union européenne à cause de bactéries résistantes aux antibiotiques, difficiles à traiter. Bien que des méthodes de diagnostic existent pour détecter ces résistances à l'avance, elles sont longues à réaliser. Des chercheurs du Centre de bioinformatique de l'Université de Sarre travaillent donc avec le développeur de diagnostics Curetis pour détecter plus rapidement ces résistances dangereuses. Leur arme secrète : une base de données génétique complète et des algorithmes performants. Ils présentent leurs tests rapides actuels et leur perspective d'avenir lors du salon informatique Cebit à Hanovre, dans le hall 6, stand E28.

Il y a quelques jours, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) a publié une liste de douze souches bactériennes considérées comme « la plus grande menace » pour la santé mondiale en raison de leur résistance, selon l'OMS. Andreas Keller, professeur de bioinformatique clinique à l'Université de Sarre, mène également des recherches sur ces résistances. « Lorsqu'un patient a rapidement accès au traitement le plus adapté pour combattre l'agent pathogène, ce n'est pas seulement bénéfique pour lui. Cela peut aussi contribuer à utiliser plus efficacement les antibiotiques disponibles actuellement, afin de ralentir l'apparition de résistances », explique-t-il sa démarche.

Les méthodes actuelles pour déceler ces résistances sont longues. Les bactéries sont cultivées sur des milieux nutritifs dans une boîte de Petri jusqu'à ce qu'elles soient visibles, puis leur réaction aux antibiotiques est testée. Jusqu'au résultat final, un temps précieux s'écoule pour le patient. « Il faut attendre entre 24 et 72 heures pour que le médecin sache avec certitude quel antibiotique utiliser. Aucun médecin ne laisse un patient souffrir aussi longtemps, il se fie donc à son expérience », explique Achim Plum, directeur commercial de Curetis. « Si l'on utilise le mauvais antibiotique, cela n'aide pas le patient. Mais ce n'est pas tout : chaque administration d'antibiotiques comporte le risque de voir apparaître des agents résistants. Comme les bactéries se multiplient très rapidement, c'est une évolution accélérée », ajoute-t-il.

Déjà, l'entreprise basée dans le Bade-Wurtemberg commercialise des tests rapides qui, à l'aide de molécules spécifiques, détectent les agents pathogènes et leurs résistances lors de pneumonies, infections tissulaires et implants, ainsi que lors d'infections du sang ou de la cavité abdominale. « Actuellement, nous utilisons les marqueurs génétiques de résistance aux antibiotiques que l'on connaît depuis longtemps. Cela couvre les mécanismes de résistance les plus répandus. Mais nous savons que nous manquons certains résistances », indique Achim Plum. « Nous souhaitons également élucider les mécanismes de résistance moins fréquents, car ils pourraient représenter une grande menace à l'avenir. » Pour développer ces tests, il faut étudier des centaines ou milliers d'agents isolés chez des patients. « Nous avons besoin à la fois de l'intégralité de l'information génétique des pathogènes et de leur comportement face aux antibiotiques courants, afin de pouvoir établir un lien entre résistance et modification génétique sous-jacente », explique Plum.

Pour cela, Curetis a acquis en septembre dernier, auprès de Siemens Technology Accelerator GmbH, la base de données génétique GEAR, qui signifie « Genetic Antibiotic Resistance and Susceptibility ». La base de données et la plateforme associée ont été développées en collaboration avec deux universités. L'Institut de biologie moléculaire clinique de Kiel était responsable du séquençage génétique des bactéries, tandis que le professeur Andreas Keller et son groupe de travail « Bioinformatique clinique » de l'Université de Sarre ont pris en charge l'analyse informatique du volume de données de 30 téraoctets.

« Les bactéries sont incroyablement intelligentes et mettent rapidement en œuvre leurs mécanismes de résistance. Grâce à GEAR, nous pouvons désormais suivre leurs stratégies », explique le bioinformaticien Keller. La condition préalable est une base de données mondiale couvrant plusieurs décennies. C'est pourquoi GEAR contient 11 000 souches bactériennes et des profils de réaction à 21 antibiotiques, isolés au cours des trente dernières années à partir d'échantillons de patients du monde entier.

En utilisant ces données, les chercheurs examinent quelles anomalies génétiques sont associées à chaque résistance aux antibiotiques. « C'est un puzzle gigantesque », dit Keller, qui calcule rapidement que la quantité de données étudiée équivaut à près de 500 000 Bibles. Ses algorithmes et ses premiers résultats lui donnent confiance : « Nous pouvons déjà prédire la résistance à 85 % », affirme Keller.

Les résistances aux anciens et nouveaux antibiotiques évoluent de manière dynamique. C'est pourquoi la base de données GEAR doit continuer à se développer. « La résistance aux antibiotiques est l'un des problèmes de santé les plus urgents dans le monde, et il faut l'aborder de manière coordonnée. Nous envisageons d'élargir GEAR pour en faire une plateforme de recherche commune, réunissant recherche académique, secteur public et industrie », déclare Plum.