Activité 10 - Les antibiotiques

Problématique : Comment expliquer l’apparition de souches de bactéries résistantes ?

Document 1 – L'expérience de Miloslav Demerec (1946)

Dans les années 40, la question du rôle de l'environnement dans l'apparition de caractères biologiques nouveaux chez les êtres vivants unicellulaires est débattue. Deux hypothèses s'affrontent :

• l'hypothèse lamarckienne selon laquelle l'environnement dirige les mutations et les caractères nouveaux qui en découlent. Ces caractères se transmettent et s'accentuent au fur et à mesure des générations par hérédité.
• l'hypothèse darwinienne selon laquelle les mutations surviennent au hasard au sein d'une population bactérienne, l'environnement ne jouant par la suite qu'un rôle de sélection. Les individus ayant subi une mutation qui les avantage augmentent leurs chances de survie et de reproduction.

Miloslav Demerec teste la sensibilité aux antibiotiques de plusieurs cultures indépendantes. Il éprouve les 2 hypothèses :

• si les mutations sont induites par l'antibiotique, elles apparaissent uniquement à son contact. On devrait donc observer le même nombre de colonies de bactéries résistances dans les différentes cultures.
• si les mutations sont aléatoires, elles peuvent apparaître à tout moment entre la mise en culture et le contact avec l'antibiotique. Il est alors statistiquement impossible d'observer le même nombre de colonies de bactéries dans les différentes cultures.

Document 2 – Un cas de méningite en 1947

Au sein des populations bactériennes, des souches résistantes à un antibiotique apparaissent spontanément à une fréquence faible. L’utilisation de cet antibiotique va détruire les bactéries sensibles et épargner les souches résistantes. Ces dernières vont donc avoir tendance à se développer et à devenir ainsi de plus en plus fréquentes. On dit que les antibiotiques sélectionnent les souches résistantes.

Pour éviter d’utiliser un antibiotique inefficace, ainsi que pour déterminer quelle est la dose optimale à administrer, on réalise un antibiogramme : l’antibiotique contenu dans chaque pastille diffuse dans le milieu en créant un gradient exponentiel de concentration, celle-ci étant d’autant plus grande que l’on est proche de la pastille. Chaque espèce bactérienne est caractérisée par la concentration d’antibiotique au-delà de laquelle elle est tuée : c’est la CMI (concentration minimale inhibitrice). On peut également savoir si l’espèce est résistante ou sensible à l’antibiotique.

Un jeune garçon de 2 ans est admis à l’hôpital avec les symptômes d’une méningite sévère. L’analyse du liquide qui baigne le cerveau (liquide cérébro-spinal) montre une infection par la bactérie Haemophilus influenzae. L’enfant est traité par un antibiotique courant, la streptomycine. L’infection régresse dès le lendemain, mais au bout de 3 jours de traitement, des symptômes graves réapparaissent. Un antibiogramme (voir ci-dessous) est réalisé sur les bactéries issues du prélèvement de liquide cérébro-spinal : certaines sont capables de se multiplier en présence de streptomycine. Un nouveau traitement est aussitôt mis en place avec un autre antibiotique, avec succès cette fois.

Dans la boite de gauche, on teste l’efficacité de 4 antibiotiques sur la souche bactérienne "normale". Dans la boite de droite, on teste l'efficacité des ces mêmes antibiotiques sur les bactéries résistantes capables de se multiplier en présence de streptomycine :