Caractérisation de l'activité antibactérienne et de l'implication de certains métabolites de l'oxytétracycline dans le développement de la résistance aux antimicrobiens chez Escherichia coli pathogènes aviaires (APEC)

Abstract

Le phénomène de la résistance aux antimicrobiens est étroitement associé à l’usage inapproprié des antimicrobiens. Diverses approches alternatives aux antimicrobiens ont été appliquées en production animale, particulièrement dans les filières avicoles, dans le but de préserver l’efficacité de l’arsenal thérapeutique actuel. Cependant, l’activité antibactérienne des produits de dégradation d’antimicrobiens couramment utilisés en aviculture, comme les tétracyclines, reste peu étudiée comme source prometteuse de nouvelles molécules antibactériennes. Ainsi, cette étude avait pour objectifs d’évaluer, in vitro, l’activité antibactérienne de trois produits de dégradation de l’oxytétracycline (OTC) (4-α-épi-OTC (4-EOTC), α-apo-OTC et β-apo-OTC), de déterminer si des souches d’E. coli d’origine aviaire adoptent les mêmes mécanismes de résistance contre l’OTC et ses produits de dégradation, et de caractériser la formation de ces produits dans une simulation du gésier. Pour répondre à ces objectifs, nous avons utilisé la méthode de microdilution, la conjugaison bactérienne et la chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (HPLC-MS/MS). Nos résultats ont démontré que seule la 4-EOTC était associée à une activité antibactérienne, et la combinaison OTC-4ETOC avait augmentée l’activité antibactérienne de l’OTC. Les expériences de conjugaison ont confirmé que, chez E. coli, les mêmes gènes confèrent une résistance à la fois à l’OTC et à ses produits de dégradation. Dans la simulation du gésier, l’OTC est restée stable, suggérant une biotransformation intestinale ou hépatique, et n’a pas perdu son activité antibactérienne. L’activité antibactérienne confirmée du 4-EOTC constitue un résultat original de notre étude et mérite des investigations complémentaires afin de caractériser de manière exhaustive son spectre d’activité et d’explorer son potentiel pour de futures applications thérapeutiques. Selection and spread of antimicrobial resistant bacteria is closely associated with the inappropriate use of antimicrobials in various sectors. Diverse alternatives to antimicrobials have been used in animal production, particularly in poultry, with the aim of preserving the effectiveness of the current therapeutic arsenal. However, the antibacterial activity of degradation products of commonly used antimicrobials in poultry production, such as tetracyclines, remains poorly investigated as a potential source of therapeutic alternatives. This study therefore aimed to (i) assess in vitro the antibacterial activity of three oxytetracycline (OTC) degradation products—4-α-epi-OTC (4-EOTC), α-apo-OTC, and β-apo-OTC; (ii) determine whether E. coli employs the same resistance mechanisms against OTC and its degradation products; and (iii) characterize the formation of these products in a gizzard simulated conditions. Broth microdilution, bacterial conjugation assay, and high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) were employed to address the objectives of the current study. Our results demonstrated that only 4-EOTC exhibited antibacterial activity, and that the OTC–4-EOTC combination enhanced the antibacterial activity of OTC. Conjugation experiments confirmed that, in E. coli, the same genes confer to resistance to both OTC and its degradation products. In the gizzard simulation, OTC remained stable, suggesting intestinal or hepatic biotransformation, and retained its antibacterial activity. The confirmed antibacterial activity of 4-EOTC represents an original finding of the present study and warrants further investigations to fully characterize its antibacterial activity spectrum and explore its potential for future therapeutic applications.