Les gènes plasmidiques mcr de résistance aux polymyxines sont multiples

Le gène mcr-1

En 2015, le gène mcr-1 de résistance acquise (ou en anglais mobilized colistin resistance gene) aux polymyxines, dont fait partie la colistine, a été identifié par une équipe chinoise (Liu et al., 2016) dans une souche d’Escherichia coli porcine (cfr Folia Veterinaria 2016 N°1). Pour rappel, le produit du gène mrc-1 est une enzyme de type « phosphoéthanolamine transférase » qui ajoute un radical phosphoéthanolamine au lipide A du LPS des bactéries Gram-négatives réduisant ainsi l’affinité des polymyxines. De plus, le gène mcr-1 est présent sur un plasmide, ce qui leur confère un potentiel de transfert horizontal dans d’autres espèces bactériennes, alors que les seuls mécanismes de résistance connus jusqu’en 2015 étaient dus à des mutations de gènes chromosomiques (Olaitan et al., 2014). Rapidement, le gène mcr-1 fut identifié dans plusieurs espèces bactériennes isolées de différents hôtes (porcs, bétail, volailles, hommes) dans différents pays, parfois plusieurs années avant les travaux de Liu et collaborateurs (Schwarz et Johnson, 2016).

Les autres gènes mcr

La prévalence du gène mcr-1 dans des collections de colibacilles et de salmonelles résistantes à la colistine (ColR) était cependant relativement faible. Et ce qui était pressenti arriva : deux autres gènes mcr-like ont été identifiés en 2016 et 2017 dans ces souches ColR négatives pour mcr-1 d’Escherichia coli (Tableau). Toujours en 2017, un quatrième et un cinquième gène mcr-like ont été identifiés dans des souches de Salmonella enterica. Ces différents gènes mcr sont aussi présents sur des plasmides transférables, voire sur un transposon. D’ailleurs, ces cinq gènes mcr ont aujourd’hui été identifiés dans différentes espèces bactériennes dans le monde entier (déjà plus de 300 références sur PubMed depuis 2016). Ces différents gènes mcr codent tous pour des enzymes de type « phosphoéthanolamine transférases », dont des équivalents chromosomiques sont présents dans différentes autres espèces bactériennes (autres entérobactéries, Aeromonas, Shewanella, ...). Cependant, les homologies entre ces gènes mcr (ou les protéines MCR) sont faibles, en dehors des gènes mcr-1 et mcr-2 (Tableau), ce qui peut signer des acquisitions et des évolutions indépendantes. De futures recherches phylogénétiques sont donc nécessaires pour élucider leurs parcours depuis des chromosomes sur des plasmides, leurs acquisitions par des espèces pathogènes et leurs évolutions respectives.

La situation en Belgique

L‘émergence des gènes mcr est devenue un sujet « brûlant » depuis la (re-)découverte de la colistine comme antibiotique de dernier recours en médecine hospitalière contre les infections à bactéries Gram-négatives (Caniaux et al., 2017). En Belgique, les gènes mcr sont bien présents : la présence de gènes mcr-1, mcr-2 et/ou mcr-4 a été rapportée dans des souches d’Escherichia coli porcines et bovines isolées depuis 2009 et dans une souche humaine isolée en 2015 (Malhotra-Kumar et al., 2016 ; Xavier et la., 2016 ; Caratolli et al., 2017 ; Huang et al., 2017 ; Mainil et al., 2017), tandis que les gènes mcr-1 et mcr-2 ont été identifiés dans trois souches de Salmonella enterica isolées de carcasses de porcs et de viande de volaille (Garcia-Graells et al., 2017). Cependant, leurs prévalences restent actuellement relativement faibles. A notre connaissance, la présence des gènes mcr-3 et mcr-5 n’a pas encore été rapportée.

* six variants du gène mcr-1 ont aussi été décrits
** il s’agit du % d’homologie des séquences d’acides aminés

Références:

• Borowiak M et al. Identification of a novel transposon-associated phosphoethanolamine transferase gene, mcr-5, conferring colistin resistance in d-tartrate fermenting Salmonella enterica subsp. enterica serovar Paratyphi B. J Antimicrob Chemother., 2017, 72, 3317–3324.  
• Caniaux I et al. MCR: modern colistin resistance. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2017, 36, 415, 420.
• Carattoli A et al. Novel plasmid-mediated colistin resistance mcr-4 gene in Salmonella and Escherichia coli, Italy 2013, Spain and Belgium, 2015 to 2016. Euro Surveill. 2017; 22 (31): pii=30589.
• Garcia-Graells C et al. Detection of plasmid-mediated colistin resistance, mcr-1 and mcr-2 genes, in Salmonella spp. isolated from food at retail in Belgium from 2012 to 2015. Foodborne Pathog. Dis., 2017, Nov 28. 
• Huang TD et al. Increasing proportion of carbapenemase-producing Enterobacteriaceae and emergence of an MCR-1 producer through a multicentric study among hospital-based and private laboratories in Belgium from September to November 2015. Euro Surveill., 2017, 22, 22(19). pii: 30530.
• Liu YY et al. Emergence of plasmid-mediated colistin resistance mechanism MCR-1 in animals and human beings in China: a microbiological and molecular biological study. Lancet Infect. Dis., 2016, 16, 161-168.
• Mainil J et al. Identification de souches bovines et porcines d’Escherichia coli résistantes à la colistine et porteuses des gènes mcr-1 ou mcr-2. 7ème Colloque International francophone de Microbiologie vétérinaire. Liège, Belgique, 2017.
• Malhotra-Kumar S et al. Colistin resistance gene mcr-1 harboured on a multidrug resistant plasmid. Lancet Infect. Dis., 2016, 16, 283–284.
• Olaitan AO et al. Mechanisms of polymyxin resistance: acquired and intrinsic resistance in bacteria. Frontiers Microbiol., 2014, 5, 1-18.
• Schwarz S, Johnson AP. Transferable resistance to colistin: a new but old threat. J. Antimicrob. Chemother., 2016, 71, 2066-2070.
• Xavier BB et al. Identification of a novel plasmid-mediated colistin resistance gene, mcr-2, in Escherichia coli, Belgium, June 2016. Euro Surveill. 2016; 21 (27): pii=30280.
• Yin W et al. Novel plasmid-mediated colistin resistance gene mcr-3 in Escherichia coli. mBio, 2017, 8:e00543-17.