2.4.3.1 Rôle des biocides dans l’acquisition et la propagation de la RAM
Les biocides, qui peuvent être définis comme des substances actives et des préparations contenant un ou plusieurs composés actifs destinés à inactiver ou à exercer un effet de contrôle sur les microorganismes nocifs, sont largement utilisés pour le maintien des niveaux d’hygiène requis dans les fermes, les abattoirs et les locaux de transformation des aliments. Dans les fermes, ils sont utilisés pour le nettoyage et la désinfection des zones associées aux animaux d’élevage, y compris les bâtiments de ferme, la literie, l’équipement, les bains de bottes et les véhicules de transport, entre autres. En outre, une gamme de biocides est habituellement utilisée dans les abattoirs et les zones de production et de transformation des aliments pour la désinfection des équipements et des surfaces afin de contrôler la colonisation par des microorganismes potentiellement dangereux. Some of the most widely used biocides are alcohols, aldehydes, chlorine, and chlorine- releasing agents (sodium hypochlorite, chlorhexidine), iodine, peroxygen compounds (hydrogen peroxide, peracetic acid), phenolic type compounds, quaternary ammonium compounds (benzalkonium chloride), bases (sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate), and acids (mineral and organic acids).
Les biocides sont généralement utilisés dans les fermes, les abattoirs et les industries alimentaires à des concentrations bien supérieures aux concentrations minimales inhibitrices (CMI) de tous les principaux microorganismes cibles et devraient donc pouvoir garantir l’inactivation microbienne et éviter le développement de résistance aux biocides. Cependant, des concentrations de biocides sous-optimales se produisent dans certaines niches (par exemple, sous des objets ou dans des fissures et des crevasses et d’autres sites de portage) ou à la suite d’une mauvaise utilisation. La présence de matière organique (connue pour inactiver certains biocides tels que les composés chlorés) peut réduire leur efficacité, tandis qu’une formulation erronée, un stockage inapproprié des formulations et une distribution inadéquate du composé sur les surfaces et les équipements peuvent entraîner une diminution de la concentration de biocide actif à certains endroits dans les locaux. Des niches à faibles concentrations de biocide peuvent également se produire par rinçage de zones fréquemment nettoyées et désinfectées ou par application de biocide sur des surfaces humides, ce qui entraîne une dilution du composé à des concentrations pouvant être sublétales pour les microorganismes. De plus, les conduites d’évacuation des eaux usées peuvent fournir un contact permanent avec des microorganismes à faibles concentrations de biocides. Par exemple, des concentrations sublétales de composés représentatifs de l’ammonium quaternaire tels que les composés de dialkyldiméthylammonium et les chlorures de benzalkonium ont été identifiées dans les sédiments fluviaux (26 et 1.5 ppm, respectivement) et les eaux usées des hôpitaux (1,5-4 ppm). Il en va probablement de même pour les eaux usées des exploitations agricoles, des abattoirs et des installations de transformation des aliments. Par conséquent, les communautés microbiennes colonisant les environnements dans les fermes, les abattoirs et les installations de production alimentaire (y compris les environnements en contact avec les aliments) sont régulièrement exposées à des concentrations de biocides subinhibitoires, ce qui peut avoir un impact sur l’écologie microbienne et la sécurité alimentaire.
La sélection de microorganismes résistants aux biocides par exposition à des concentrations biocides sous-optimales a été décrite pour certains composés biocides et espèces microbiennes (par exemple, Li. monocytogenes — composés d’ammonium quaternaire, hypochlorite de sodium; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli — phosphate trisodique, nitrite de sodium, hypochlorure de sodium). La résistance aux biocides représente un problème potentiellement majeur de santé publique car elle peut contribuer à la persistance accrue de microorganismes pathogènes et de détérioration dans la chaîne alimentaire. La persistance bactérienne, qui peut être définie comme la survie pendant de longues périodes dans un lieu particulier, est une grande préoccupation pour les industries alimentaires car elle peut entraîner la contamination répétée des aliments par des microorganismes pathogènes ou des microorganismes pathogènes, ayant ainsi un impact grave sur la santé des consommateurs et causant de grandes pertes économiques aux entreprises alimentaires. Un bon exemple d’association entre persistance et résistance aux biocides est le cas de la souche Li.monocytogenes 6179. Listeria monocytogenes 6179 est une souche de sérotype 1/2a, isolée au Centre de recherche alimentaire de Teagasc (Irlande) dans des environnements particuliers d’une installation de transformation du fromage à plusieurs reprises sur une période de 12 ans. Le séquençage du génome de Li.monocytogenes 6179 a permis l’identification d’un nouveau transposon, Tn6188, qui comprenait trois gènes de transposase consécutifs (tnpABC), un gène qacH codant pour un petit transporteur de la famille des protéines de résistance multidrogue (SMR) responsable de l’exportation de composés d’ammonium quaternaire, et un régulateur transcriptionnel de la famille putative tetR en amont du transporteur. Les études ont également montré que l’exposition au chlorure de benzalkonium (BAC) entraînait une augmentation de l’expression de qacH et qu’une souche mutante à délétion de qacH avait une tolérance au BAC inférieure à celle de la souche de type sauvage. Des études récentes menées également en Irlande ont identifié diverses souches persistantes indiscernables de Li. monocytogenes 6179 par analyse par électrophorèse sur gel en champ pulsé qui ont été isolées de manière récurrente dans des environnements et des aliments de cinq industries de la mer différentes en 2013 et 2014. Toutes ces souches hébergeaient le transposon Tn6188 et avaient une CMI significativement plus élevée contre le BAC que d’autres souches isolées pendant la même période et dépourvues du transposon Tn6188. Les isolats bactériens comme ceux-ci, qui sont porteurs de déterminants de la résistance aux biocides, persistent dans les milieux industriels pendant de longues périodes et sont une source probable d’événements de contamination alimentaire.
La suspicion selon laquelle l’exposition à des concentrations sous-optimales de biocides pourrait favoriser une résistance accrue aux antibiotiques cliniquement pertinents est également apparue récemment. Certaines études menées au cours de la dernière décennie en comparant la résistance aux biocides et aux antibiotiques de collections de souches d’agents pathogènes d’origine alimentaire majeurs ont révélé une corrélation entre la résistance aux deux agents. Malheureusement, les petits ensembles de données utilisés et l’absence d’analyses statistiques appropriées ont limité les résultats de ces études. Plus récemment, Coelho et coll. réalisation d’une étude élégante utilisant des méthodologies d’apprentissage automatique pour analyser la sensibilité aux antibiotiques et aux biocides de la plus grande collection d’isolats testés à ce jour à cet effet (1632 isolats), en l’occurrence de Saint-aureus. They described that reduced susceptibility to two biocides, clorhexidine and BAC, which belong to different structural families, was associated with resistance to several antibiotics (amoxicillin/clavulanate, cefuroxime, cefaclor, cefpodoxime, clindamycin, erythromycin, clarithromycin, azithromycin, telithromycin, ciprofloxacin, levofloxacin, gatifloxacin, and moxifloxacin). Other authors isolated stable mutant strains with increased resistance to one or several antibiotics after exposure to sublethal biocide concentrations. For instance, Langsrud et al. a rapporté que la culture en série de deux souches d’E. coli en présence de concentrations subinhibitoires de BAC a entraîné une résistance accrue à divers antibiotiques (ampicilline, pénicilline G, norfloxacine, acide nalidixique, kanamycine, gentamicine, chloramphénicol, tétracycline et érythromycine), avec des valeurs de CMI 1,5 à 20 fois plus élevées que celles observées pour les cultures témoins. Randall et coll. l’exposition à un désinfectant à base d’aldéhyde a donné naissance à des mutants de S. Typhimurium présentant une sensibilité réduite à la ciprofloxacine chez diverses souches bactériennes. Karatzas et coll. , après un traitement prolongé de S. Typhimurium avec trois désinfectants agricoles largement utilisés (un mélange de composés oxydants; un désinfectant à base d’ammonium quaternaire contenant du formaldéhyde et du glutaraldéhyde; et un biocide composé d’acides organiques et de tensioactifs), a obtenu une variante individuelle stable de chaque traitement qui présentait une sensibilité réduite à une gamme d’antibiotiques (ciprofloxacine, chloramphénicol, tétracycline et ampicilline). Whitehead et coll. isolé deux mutants de S. Typhimurium après une seule exposition à des concentrations en cours d’utilisation de deux biocides (un mélange d’aldéhydes et de composés d’ammonium quaternaire et d’un composé d’amine tertiaire halogéné) présentant une sensibilité largement réduite à l’acide nalidixique, au chloramphénicol, à la tétracycline et à la ciprofloxacine. Webber et coll. ont montré que quatre biocides différents (un mélange d’aldéhydes et de composés d’ammonium quaternaire, un composé d’ammonium quaternaire, un composé oxydant et un composé d’amine tertiaire halogéné) sélectionnaient des mutants multirésistants à S. Typhimurium avec une sensibilité réduite aux antibiotiques.
On ne sait pas exactement comment l’exposition aux composés biocides permet d’augmenter la résistance aux antibiotiques, mais deux mécanismes sont postulés, la résistance croisée et la corésistance. Étant donné que certains biocides et antibiotiques partagent les mêmes cibles cellulaires, il est probable que certains déterminants de la résistance aux biocides et des mutations avantageuses conduisant à une résistance accrue aux biocides puissent également être responsables de l’acquisition de la résistance aux antibiotiques dans les populations microbiennes. Par exemple, certaines pompes d’efflux multidrogues, qui ont plus d’un substrat qui pourrait être chimiquement non lié l’un à l’autre, peuvent conférer une résistance simultanée aux antibiotiques et aux biocides lorsqu’ils sont surexprimés. C’est ce qu’on appelle la résistance croisée. De plus, même pour les biocides qui ne partagent pas de cible avec les antibiotiques, la sensibilité réduite aux antibiotiques peut être due au transfert horizontal de divers déterminants de résistance différents (déterminants de la résistance aux antibiotiques et déterminants de la résistance aux biocides) associés ensemble sur des éléments génétiques communs tels que les plasmides, les phages, les intégrons ou les transposons, qui peuvent se propager à d’autres souches, espèces ou genres. C’est ce qu’on appelle la corésistance. Un exemple de ce phénomène sont les intégrons de classe 1, qui sont connus pour contenir une large gamme de cassettes de gènes, y compris certaines résistances codantes à différents antibiotiques et composés d’ammonium quaternaire. En effet, l’existence de réservoirs environnementaux d’intégrons de classe 1 est connue depuis un certain temps et le gène de l’intégrone-intégrase de classe 1 intI1 a été récemment proposé comme biomarqueur des pressions sélectives imposées par la pollution anthropique. Les microorganismes (y compris non pathogènes et inculturables) présents dans les aliments et les environnements liés aux aliments peuvent jouer un rôle important dans les événements de corésistance. En effet, ils sont de bons réservoirs de gènes de résistance aux antimicrobiens (RAM) et peuvent faciliter la dissémination des gènes de la RAM dans divers écosystèmes environnementaux, y compris les écosystèmes alimentaires.