Les données des téléphones portables permettent de suivre la propagation des agents pathogènes et l’évolution des superbactéries

Une nouvelle méthode de cartographie de la propagation et de l’évolution des agents pathogènes, ainsi que de leurs réponses aux vaccins et aux antibiotiques, fournira des informations clés pour aider à prédire et à prévenir les futures épidémies. Cette approche combine les données génomiques d’un agent pathogène avec les habitudes de déplacement des humains, extraites de données de téléphonie mobile anonymisées.

Des chercheurs du Wellcome Sanger Institute, de l’Université du Witwatersrand et de l’Institut national des maladies transmissibles d’Afrique du Sud, de l’Université de Cambridge, ainsi que des partenaires du projet Global Pneumococcal Sequencing, ont intégré des données génomiques provenant de près de 7 000 échantillons de Streptococcus pneumoniae (pneumocoque) collectés en Afrique du Sud avec des données détaillées sur la mobilité humaine. Cela leur a permis de voir comment ces bactéries, responsables de la pneumonie et de la méningite, se déplacent entre les régions et évoluent au fil du temps.

Les résultats, publiés dans Naturesuggèrent que les réductions initiales de la résistance aux antibiotiques liées au vaccin antipneumococcique de 2009 pourraient n’être que temporaires, car les souches non ciblées résistantes aux antibiotiques tels que la pénicilline ont acquis un avantage concurrentiel de 68 %.

C’est la première fois que des chercheurs parviennent à quantifier précisément la capacité de survie et de reproduction de différentes souches de pneumocoques. Cette découverte pourrait éclairer le développement de vaccins ciblant les souches les plus dangereuses et pourrait s’appliquer à d’autres agents pathogènes.

De nombreuses maladies infectieuses telles que la tuberculose, le VIH et la COVID-19 existent sous plusieurs souches ou variantes circulant simultanément, ce qui les rend difficiles à étudier. Le pneumocoque, une bactérie qui est l’une des principales causes de pneumonie, de méningite et de septicémie dans le monde, en est un parfait exemple avec plus de 100 types et 900 souches génétiques à l’échelle mondiale. La pneumonie à elle seule tue environ 740 000 enfants de moins de cinq ans chaque année, ce qui en fait la principale cause infectieuse de décès chez les enfants.

La diversité des pneumocoques entrave les efforts de lutte, car les vaccins ciblant les principales souches laissent la place à d’autres pour combler les niches vacantes. La manière dont ces bactéries se propagent, l’effet des vaccins sur leur survie et leur résistance aux antibiotiques restent mal compris.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont analysé les séquences génomiques de 6 910 échantillons de pneumocoque collectés en Afrique du Sud entre 2000 et 2014 pour suivre la distribution des différentes souches au fil du temps. Ils ont combiné ces données avec des enregistrements anonymisés des habitudes de déplacement des humains collectés par Meta.

L’équipe a développé des modèles informatiques qui ont révélé que les souches pneumococciques mettent environ 50 ans à se mélanger complètement dans la population sud-africaine, en grande partie en raison des schémas de mouvement humain localisés.

Ils ont constaté que si l’introduction d’un vaccin antipneumococcique contre certains types de ces bactéries en 2009 a réduit le nombre de cas causés par ces types, elle a également permis à d’autres souches non ciblées de ces bactéries d’obtenir un avantage concurrentiel de 68 %, une proportion croissante d’entre elles devenant résistantes aux antibiotiques tels que la pénicilline. Cela suggère que la protection liée au vaccin contre la résistance aux antibiotiques est de courte durée.

Le Dr Sophie Belman, première auteure de l’étude, ancienne doctorante au Wellcome Sanger Institute et aujourd’hui Schmidt Science Fellow au Barcelona Supercomputing Center, en Espagne, a déclaré : « Bien que nous ayons constaté que les bactéries pneumococciques se propagent généralement lentement, l’utilisation de vaccins et d’antimicrobiens peut modifier rapidement et considérablement cette dynamique. Nos modèles pourraient être appliqués à d’autres régions et à d’autres agents pathogènes pour mieux comprendre et prédire la propagation des agents pathogènes, dans le contexte de la résistance aux médicaments et de l’efficacité des vaccins. »

Le Dr Anne von Gottberg, auteur de l’étude à l’Institut national des maladies transmissibles de Johannesburg, en Afrique du Sud, a déclaré : « Malgré les efforts de vaccination, la pneumonie reste l’une des principales causes de décès chez les enfants de moins de cinq ans en Afrique du Sud. Grâce à une surveillance génomique continue et à des stratégies de vaccination adaptables pour contrer la remarquable adaptabilité de ces agents pathogènes, nous pourrions être en mesure de mieux cibler les interventions pour limiter le fardeau de la maladie. »

Le professeur Stephen Bentley, auteur principal de l’étude au Wellcome Sanger Institute, a déclaré : « La diversité du pneumocoque a obscurci notre vision de la manière dont une souche donnée se propage d’une région à l’autre. Cette approche intégrée utilisant le génome bactérien et les données sur les déplacements humains nous permet enfin de dépasser cette complexité, en découvrant pour la première fois des voies migratoires cachées en haute définition. »

« Cela pourrait permettre aux chercheurs d’anticiper les prochains endroits où les souches émergentes à haut risque pourraient s’installer, nous donnant ainsi une longueur d’avance sur les épidémies potentielles. »