S Méthylation de l’ARN ribosomique: mécanisme de résistance émergent contre les aminoglycosides

La méthylation de l’ARN ribosomique de l’ARN ribosomique a récemment émergé comme un nouveau mécanisme de résistance aux aminoglycosides chez les pathogènes à Gram négatif appartenant à la famille des Enterobacteriaceae et aux microbes non fermentatifs du glucose, y compris Pseudomonas aeruginosa et Acinetobacter. Les ARNm méthylases, qui partagent une similitude modeste avec celles produites par les actinomycètes producteurs d’aminoglycosides Leur présence confère un haut niveau de résistance à tous les aminoglycosides administrés par voie parentérale actuellement utilisés en clinique. Les gènes responsables sont principalement localisés sur des transposons dans des plasmides transférables. le potentiel de propagation horizontale et peut expliquer en partie la distribution déjà mondiale de ce nouveau mécanisme de résistance. Certains de ces organismes coproduisent des β-lactamases à spectre étendu ou des métallo-β-lactamases, contribuant à leurs phénotypes multirésistants A – application à plusieurs niveaux Garderm, consistant en des essais de diffusion sur disque suivis d’une confirmation par une réaction en chaîne de la polymérase, est recommandé pour la détection de la résistance à médiation par l’ARNr de la S-ARNn

Les aminoglycosides continuent à jouer un rôle important dans la gestion des infections graves causées par les pathogènes à Gram négatif, souvent en combinaison avec les β-lactamines à large spectre. Ils se lient spécifiquement au site A du site aminoacyle de l’ARNr S dans les sous-unités ribosomales. interférer avec la synthèse des protéines Le mécanisme de résistance aux aminoglycosides le plus couramment rencontré est l’inactivation enzymatique, qui est médiée par des classes d’enzymes: acétyltransférases, nucléotidyltransférases et phosphotransférases Elles sont subdivisées en sous-classes basées sur le site de modification et le spectre de résistance dans la classe des antimicrobiens D’autres mécanismes connus de résistance aux aminoglycosides comprennent le défaut de perméabilité cellulaire, l’efflux actif et, rarement, la substitution nucléotidique de la molécule cible Les aminoglycosides sont produits par des espèces d’actinomycètes telles que Streptomyces species et Micromonospora espèces Ces actinomycètes sont intr ils sont insensibles aux aminoglycosides qu’ils produisent Dans de nombreux cas, cette résistance est provoquée par la protection ribosomale par méthylation de nucléotides spécifiques dans le site A de l’ARNr S, ce qui entrave la liaison des aminoglycosides aux sous-unités ribosomales S et sert de moyen Jusqu’à présent, ce mécanisme de résistance était absent dans les espèces cliniquement pertinentes. Cependant, des souches cliniques de Pseudomonas aeruginosa et de Klebsiella pneumoniae produisant des méthylases de S ARNr ont été rapportées dans Ces enzymes ont montré des niveaux de résistance extraordinairement élevés Depuis, la littérature sur ce mécanisme de résistance nouvellement reconnu a connu une croissance rapide, documentant l’identification de nouvelles enzymes et leur propagation à différentes espèces dans diverses parties du monde. Dans le présent article, nous avons étudié les mécanismes de résistance aux antibiotiques. examinera d’abord la résistance aux aminoglycosides causée par la méthylation de l’ARNr de S dans les actinomycètes productrices d’aminosides Nous discuterons ensuite des connaissances actuelles sur ce mécanisme de résistance émergent, à médiation plasmidique, que l’on trouve chez les pathogènes à Gram négatif, en mettant l’accent sur les implications diagnostiques et thérapeutiques.

Modification de l’ARNr dans les bactéries

Le ribosome est une grande enzyme constituée de protéines multiples et de composants ARN Chez les bactéries, il comprend les sous-unités S et S, le premier contenant l’ARNr S et le second contenant les ARNs S et S Post-transcriptionnels événements de modification des ARN, tels que la méthylation des nucléosides, Ils sont principalement signalés dans l’ARNt, mais ils sont également signalés dans l’ARNr Escherichia coli, par exemple, est connu pour contenir des nucléosides méthylés dans l’ARNr S et des nucléotides méthylés dans l’ARNr S Les rôles principaux de Par exemple, des mutants d’E. coli déficients dans la production de KsgA RsmA ont montré une augmentation de la perméabilité des mutants de non-sens et de décalage du cadre et une altération de la fidélité au décodage. à la fois le site A et le site peptidyl-ARNt de l’ARNr S En outre, une partie de la méthylation post-transcriptionnelle les événements sont connus pour conférer une résistance aux antimicrobiens qui ciblent l’ARNr

Résistance chez les actinomycètes médiée par la méthylation de l’ARNr S

On sait qu’un certain nombre d’actinomycètes sont intrinsèquement résistants aux aminoglycosides qu’ils produisent eux-mêmes. Les mécanismes de résistance comprennent l’inactivation des aminoglycosides par la production d’enzymes modificatrices d’aminoglycosides et la protection de l’ARNr S dans la sous-unité ribosome S par production de S ARNr méthylase. résulte en une résistance de haut niveau aux aminoglycosides multiples Il représente un moyen efficace pour éviter l’inhibition de leur propre synthèse protéique et est répandue chez les actinomycètes productrices d’aminoglycosides

Figure Vue largeDownloadrogramme de S ARNr méthylases de bactéries gram-négatives et d’actinomycètes représentatifs KsgA est une méthylase SRRNA non résistante intrinsèque chez Escherichia coli Les séquences protéiques ont été obtenues à partir des bases de données de GenBank, European Molecular Biology Laboratory et DNA Data Bank of Japan et ont été alignés en utilisant ClustalW M echinospora, Micromonospora echinospora; M inyonensis, Micromonospora inyonensis; M olivasterospora, Micromonospora olivasterospora; M purpurea, Micromonospora purpurea; M rosea, Methylocystis rosea; M zionensis, Micromonospora zionensis; S hindustanus, Streptoalloteichus hindustanus; S hirsuta, Saccharopolyspora hirsuta; S kanamyceticus, Streptomyces kanamyceticus; S tenebrarius, Streptomyces tenebrariusFigure View largeTélécharger le slideDendrogramme de S ARNr méthylases de bactéries gram-négatives et d’actinomycètes représentatifs KsgA est une méthylase SRRNA non-résistante intrinsèque chez Escherichia coli Les séquences protéiques ont été obtenues à partir des bases de données de GenBank, European Molecular Biology Laboratory et DNA Data Bank du Japon et ont été alignés en utilisant ClustalW M echinospora, Micromonospora echinospora; M inyonensis, Micromonospora inyonensis; M olivasterospora, Micromonospora olivasterospora; M purpurea, Micromonospora purpurea; M rosea, Methylocystis rosea; M zionensis, Micromonospora zionensis; S hindustanus, Streptoalloteichus hindustanus; S hirsuta, Saccharopolyspora hirsuta; S kanamyceticus, Streptomyces kanamyceticus; S tenebrarius, Streptomyces tenebrarius Deux sites de méthylation dans l’ARNr S qui conduisent à différents phénotypes de résistance aux aminoglycosides ont été identifiés Un groupe de méthylases S ARNr, tel que celui produit par le producteur d’istamycine Streptomyces tenjimariensis, Les méthylates d’ARNr, comme ceux du producteur de gentamicine Micromonospora purpurea, méthylent le résidu G. Le premier confère une résistance à la kanamycine et à l’apramycine mais pas à la gentamicine, alors que le second confère une résistance à la kanamycine et à la gentamycine. région de décodage de site de l’ARNr S, où les aminoglycosides sont connus pour se lier et interférer avec une traduction précise en bloquant la translocation de peptidyl-ARNt du site A au site peptidyl-ARNt

Figure Vue largeDownload slideLes positions des modifications dans la région de décodage du site A du site aminoacyle dans S rRAR modifié de Beauclerk et al avec la permission ArmA est connue pour méthyler G Basé sur le phénotype commun KanR-GenR, les autres méthylases en gramme -organismes négatifs susceptibles de méthyler le même résidu Les méthylases qui modifient A n’ont été signalées que chez les actinomycètes Apr, apramycine; Gen, gentamicine; Kan, kanamycinFigure View largeTélécharger la lameLes positions des modifications dans la région de décodage du site A du site aminoacyle dans l’ARNr S modifié de Beauclerk et al avec permission ArmA est connue pour méthyler G Basé sur le phénotype commun KanR-GenR, les autres méthylases chez les organismes gram-négatifs susceptibles de méthyler le même résidu Les méthylases qui modifient A n’ont été rapportées que chez les actinomycètes Apr, apramycine; Gen, gentamicine; Kan, kanamycine

Résistance dans les pathogènes à Gram négatif négociables par la méthylation de l’ARNr S

Comme il est devenu évident que de nombreux actinomycètes productrices d’aminoglycosides utilisaient la résistance ribosomale conférée par la méthylation de l’ARNr S, on a soulevé la question de savoir pourquoi le même mécanisme de résistance n’était pas identifié chez les espèces cliniquement pertinentes. Un gène codant pour la S-ARN-méthylase, plus tard appelée ArmA, a été déposé au Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire et à GenBank dans le cadre d’une séquence plasmidique, le modèle de résistance pouvant imiter celui des organismes produisant plusieurs enzymes modificatrices d’aminoglycosides. de Citrobacter freundii en Pologne numéro d’accession AF Aucun résultat supplémentaire n’a été publié à ce jour.Par ailleurs, un isolat clinique de P aeruginosa résistant aux aminoglycosides en provenance du Japon a été signalé comme produisant la S-ARNr méthylase La séquence d’acides aminés déduite de cette nouvelle enzyme, appelée RmtA , partagé modestement jusqu’à% identité avec S ARNr méthyla des actinomycètes RmtA ont montré une activité de méthylation contre l’ARNr S de sous-unités ribosomales S dérivées d’une souche sensible de P aeruginosa Lorsque rmtA a été cloné et exprimé dans E coli et P aeruginosa, il s’est avéré conférer un haut degré de résistance à tous, Desoxystreptamines disubstituées, qui comprennent la gentamicine, la tobramycine et l’amikacine Comme décrit ci-dessus, un gène présumé de S ARNr méthylase a été initialement trouvé dans un isolat clinique C freundii de Pologne. Ce gène a également été identifié chez K pneumoniae de France . montré pour conférer une résistance élevée aux, désoxystreptamines -disubstitué L’identité de la séquence d’acides aminés de ArmA avec ceux de RmtA et d’autres méthylases de S ARNr d’actinomycètes était seulement modeste, allant de% à% Le gène de structure de RmtA était associé à élément génétique qui ressemblait à un transposon de résistance au mercure Tn sur un plasmide transférable La teneur en guanine cytosine de rmtA était de Il a été rapporté que le gène de structure d’ArmA se trouvait sur un transposon composite fonctionnel Tn La teneur en guanine cytosine d’armA était de%, suggérant qu’il était dérivé de certains microbes avec une guanine cytosine inférieure Ces résultats indiquent la possibilité que ces gènes ont été acquis horizontalement à partir de divers microbes environnementaux non pathogènes, mais leurs origines exactes restent inconnues. Plusieurs autres méthylases S ARNr ont été découvertes parmi les bactéries Gram négatif, et un total de ces gènes est connu à ce jour cardiomyopathie. dans Serratia marcescens du Japon RmtB est plus proche de RmtA, partageant% identité au niveau des acides aminés Le gène structural de RmtB était adjacent à un transposon de type Tn sur un grand plasmide transférable RmtC a été trouvé dans une souche clinique Proteus mirabilis de Japon qui était plutôt éloigné de la phylogénie des enzymes déjà signalées Ene pour RmtC est également situé à côté d’un système de recombinaison médiée par transposon appelé ISEcp, et le gène de la méthylase a été montré pour être mobilisable du plasmide au plasmide La dernière méthylase S ARNr identifiée est RmtD, qui partage une identité modérée% -% avec RmtA et RmtB RmtD se sont avérés être produits par une souche clinique de P aeruginosa du Brésil, qui a également produit la métallo-β-lactamase SPM- Cette souche particulière était donc très résistante aux carbapénèmes ainsi qu’aux aminoglycosides. les méthylases dans les bacilles gram-négatifs confèrent toutes une résistance aux désoxystreptamines -disubstituées, y compris la gentamicine, la tobramycine et l’amikacine, mais ne comprennent pas les désoxystreptamines -disubstituées, telles que la néomycine, les désoxystreptamines monosubstituées telles que la paromomycine ou la streptomycine dépourvue de déoxystreptamine. anneau Le niveau de résistance à la tobramycine semble être légèrement inférieur au niveau de résistance à l’autre, désoxystreptamine -disubstituée Lorsque les gènes responsables sont clones et exprimés dans des souches expérimentales d’E. coli, comme XL-Blue, DHα, ou INVaF ‘MIC, – μg / mL tableau Cependant, les CMI de tobramycine pour les souches cliniques produisant S ARNr méthylase habituellement Ce modèle de résistance ressemble à celui de la méthylase de M purpurea, connue pour méthyler le résidu G, comme discuté ci-dessus Récemment, le résidu G de S ARNr dans la sous-unité ribosomale S a été confirmé comme le site de méthylation par ArmA en utilisant la méthode d’extension de l’amorce figure Aucune méthylase qui modifie le résidu A n’a été rapportée chez les pathogènes à Gram négatif en ce moment

Table View largeTélécharger slideModèle de résistance aux aminosides conféré par G S ARNr méthylaseTable View largeTélécharger Diapositive Diagramme de résistance aux aminosides conféré par G S ARNr méthylase

Prévalence de la résistance à médiation par l’ARNr méthylase S

Les données sur la prévalence de la résistance aux aminoglycosides médiée par la méthylation de l’ARNr S chez les bacilles gram-négatifs sont encore rares La prévalence de RmtA parmi les isolats cliniques de P aeruginosa au Japon a été estimée à au moins% lors d’une surveillance nationale Par la suite, RmtB a été détecté chez diverses espèces appartenant à la famille des Enterobacteriaceae, notamment K pneumoniae, Klebsiella oxytoca, E coli et C freundii au Japon, à Taïwan, en Corée du Sud, en Chine et en Belgique [ ,, -, -] ArmA, initialement trouvé chez C freundii et plus tard caractérisé chez K pneumoniae, a également été identifié dans des isolats cliniques de E. coli, S. marcescens, Enterobacter cloacae, Salmonella enterica, Shigella flexneri et des espèces d’Acinetobacter de diverses espèces. pays de l’Asie de l’Est et de l’Europe de l’Est et de l’Ouest [, ,, -] Un rapport récent d’un hôpital universitaire de Taiwan a estimé la prévalence de l’ArmA et RmtB sont respectivement% et% parmi K pneumoniae et E coli lorsqu’ils sont criblés par résistance à l’amikacine et confirmés par PCR RmtA et RmtD ont été seulement rapportés de P aeruginosa au Japon et au Brésil, respectivement [,,] Ces résultats indiquent que les gènes de la S-ARNr méthylase sont déjà disséminés dans le monde entier parmi les bacilles gram-négatifs pathogènes, bien que la prévalence globale semble rester faible

TableauGroupeTéléchargementGroupe de gènes et distribution géographique des gènes de la méthylase de S ARNtTable View largeTéléchargementGénie génétique et distribution géographique des gènes de la méthylase S ARNt Des souches produisant de la SARN méthylase ont été signalées chez le bétail, ainsi que des gènes brasA et rmtB induits par les plasmides. Une grande quantité d’aminoglycosides, y compris la kanamycine, la gentamicine, l’apramycine et la streptomycine, a été consommée en médecine vétérinaire. Cela a peut-être servi de pression sélective pour que les organismes gram négatifs gènes de l’ARNr méthylase, éventuellement issus d’actinomycètes environnementaux non pathogènes produisant intrinsèquement des aminoglycosides ou des inhibiteurs S rRNA similaires, puis les conservant et les transmettant à l’homme par les chaînes d’approvisionnement alimentaire Surveillance de la résistance aux aminoglycosides de haut niveau chez les pathogènes Gram négatif médiés par ce nouveau mécanisme de résistance serait, là-bas re, être important dans les environnements d’élevage, ainsi

Implication clinique de la résistance aux aminoglycosides due à la méthylation de l’ARNr S

Malgré sa prévalence actuellement faible, la propagation mondiale des bacilles gram-négatifs produisant la S-ARNr méthylase est préoccupante pour plusieurs raisons. Premièrement, ces bacilles gram-négatifs montrent un très haut niveau de résistance à la plupart des aminoglycosides cliniquement utiles, y compris la gentamicine, la tobramycine et l’amikacine. , qui ne peut pas être surmontée par des ajustements de dose Deuxièmement, tous les gènes structuraux des méthylases S ARNr connues sont associés à des éléments génétiques mobiles, tels que le transposon, dont certains sont fonctionnels, leur permettant de se propager horizontalement à d’autres souches et espèces Troisièmement, ces organismes semblent posséder un fort potentiel de développement d’une multirésistance aux médicaments, notamment par l’acquisition de divers gènes de β-lactamases d’isolats cliniques ArmA- et RmtB-positifs, de β-β- ou de SHV à spectre étendu de type lactamases ESBL dans un hôpital universitaire taïwanais Des observations similaires ont également été faites en Corée du Sud Il a été rapporté que le Le gène ctural d’ArmA, la méthylase la plus répandue à ce jour, est situé sur un transposon composite Tn sur un plasmide transférable et est fréquemment associé aux gènes BLSE de type CTX-M La production de BLSE de type CTX-M est de nombreuses souches avec RmtB K Yamane, données non publiées RmtD a été initialement rapporté dans une souche P aeruginosa qui coproduit SPM-métallo-β-lactamase, endémique au Brésil Cette dernière combinaison rendrait inefficace un régime de double couverture efficace de carbapénème plus Actuellement, il n’y a pas de données concernant les résultats cliniques chez les patients infectés par ces micro-organismes. Néanmoins, il serait prudent de prêter une attention particulière à l’antibiogramme et de maintenir un seuil bas pour dépister la production de BLSE lorsque ces ARNm sont producteurs de gram négatif. des bactéries sont rencontrées dans des situations cliniques Des précautions de contact doivent être prises pour les patients lorsque la co-production de S ARNr méthylase et de BLSE ou de métallo-β-lactamase est hautement suspecte éd ou confirmé

Détection de la résistance aux aminoglycosides due à la méthylation de l’ARNr S

Le dépistage d’organismes producteurs de S ARNr méthylase peut être envisagé à des fins épidémiologiques lorsque la propagation de ces bactéries est soupçonnée ou transmise par des aliments. La détection de ce mécanisme de résistance peut poser problème dans les laboratoires cliniques. Les bacilles à Gram négatif produisent couramment des enzymes aminoglycosides, comme les acétyltransférases , les nucléotidyltransférases et les phosphotransférases quand & gt; de ces enzymes sont produites dans des organismes simples, ils pourraient facilement devenir résistants aux aminoglycosides multiples. La caractéristique de résistance médiée par S ARNr méthylase qui méthyle le résidu G est le très haut niveau de résistance à tous les aminoglycosides formulé par voie parentérale MIC est typiquement ⩾ μg / mL, excepté la streptomycine Cela peut ne pas être perceptible dans les tests de sensibilité de routine menés en laboratoire, en particulier lorsque l’on utilise des systèmes automatisés de test de sensibilité qui ne mesurent que les CMI près des points de rupture de chaque aminoglycoside. Arbekacin est un aminoglycoside semi-synthétique dérivé de la dibekacine Il a une activité contre les staphylocoques, ainsi que contre les bactéries gram-négatives, et il est actuellement approuvé uniquement pour le traitement des infections à Staphylococcus aureus multirésistantes au Japon. généralement stable contre les actions d’aminogl enzymes de modification des ycosides, à l’exception de l’enzyme bifonctionnelle AAC ‘/ APH’, qui est connue pour être produite par certaines souches de S aureus et d’entérocoques multirésistantes, et qui peut entraîner une faible résistance à l’arbekacine. Cependant, l’arbekacine n’est pas Par conséquent, nous proposons l’approche suivante pour le dépistage de la production de S ARNr méthylase lorsqu’une souche appartenant à la famille des Enterobacteriaceae ou des espèces non-régulatrices du glucose, telles que P aeruginosa ou Acinetobacter, répond aux critères établis par la Clinical and L’Institut de Normes de Laboratoire pour la résistance aux aminoglycosides multiples, essai de diffusion du disque utilisant la gentamicine, l’amikacine et l’arbekacine si disponible peut être réalisé La production de S ARNr méthylase est suspectée lorsqu’aucune ou zone d’inhibition est observée avec l’un des disques d’aminoglycoside. disque est souhaitable, car il augmente la valeur prédictive positive de cette méthode à ⩾%, comp avec de l’amikacine Alternativement, si les CMI de ces aminoglycosides doivent être utilisées, une valeur seuil de μg / mL semble fournir une excellente valeur prédictive positive. Tous les RmtA-, RmtB-, RmtC-, Les isolats RmtD et ArmA que nous avons testés à ce jour avaient des CMI de ces aminoglycosides ⩾ μg / mL – une observation confirmée ailleurs Actuellement, la PCR est la seule méthode de confirmation disponible La PCR multiplexe peut être réalisée pour armA, rmtB et rmtC dans les souches appartenant à la famille Enterobacteriaceae et Acinetobacter species et pour rmtA et rmtD dans P aeruginosa figure Les amorces recommandées et les conditions de cycle thermique sont listées dans le tableau de note, certains autres organismes non fermentaires du glucose, tels que Stenotrophomonas maltophilia et Burkholderia cepacia, peuvent également présenter. avec phénotype résistant aux panaminoglycosides, mais le mécanisme de cette résistance n’a pas été élucidé

Nous remercions le Dr Kunikazu Yamane et le Dr Jun-ichi Wachino pour leur contribution à cet article. Soutien financier Les principales données sur les méthylases du S-ARN à médiation plasmidique démontrées dans cet article proviennent d’une série d’enquêtes soutenues par le Ministère de la Santé, du Travail et du Bien-être, JapanPotential. conflits d’intérêts Tous les auteurs: pas de conflits

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