Alternatives stratégiques pour réduire l'usage de la colistine dans les pratiques d'élevage de porc – Sincolistin

La colistine est réintroduite en thérapeutique humaine par manque d'options thérapeutiques pour traiter les infections humaines dues aux bactéries à Gram négatif. Toutefois, la colistine n'a jamais quitté le circuit vétérinaire, et particulièrement les élevages de porcs, permettant ainsi de contrôler les diarrhées colibacillaires qui génèrent de la souffrance animale et des pertes économiques importantes pour les éleveurs. L’usage de la colistine constitue donc un enjeu majeur pour la médecine humaine comme pour la médecine vétérinaire en élevage. L'utilisation responsable de la colistine est un enjeu sociétal majeur qui permet de limiter la sélection de souches résistantes. Sincolistin vise à développer des concepts scientifiques et techniques rationnels et modernes d'économies d’antibiotiques. Le principal objectif du projet Sincolistin est de réduire significativement la quantité de colistine utilisée dans les élevages de porcs en développant des concepts innovants basés sur la potentialisation de la colistine par des bactériocines, puis l'immobilisation et l'administration de la colistine seule ou en combinaison avec des bactériocines dans des nanoparticules (50-100 nm) et microsphères (5-20 µm) à base de chitosane. Ces formulations seront libérées directement au niveau site infectieux, et ont la particularité de résister à l'environnement gastro-intestinal.
Les bactériocines sont des peptides naturels sensibles aux protéases, non-cytotoxiques et dont l'activité est stable malgré des variations de pHs et de température. Des études récentes réalisées par le groupe du coordinateur de ce projet, ont montré des activités synergiques des bactériocines (nisine et pédiocine) et colistine contre des bactéries à Gram négatif dont E. coli. Les bactériocines que nous étudierons dans le cadre de Sincolistin sont les pentocines LB3F2 et LB2F2, et les bavaricines LB1F2, LB14F1 LB15F1; récemment isolées de bactéries lactiques et caractérisées pour leur activité anti-Escherichia coli. Dans le cadre de ce projet, le spectre d'activité de ces bactériocines sera étudié contre un panel de souches d' E. coli d'origine porcine, issues de la collection RESAPATH de l'ANSES. Ces souches sont marquées par leur sensibilité et résistance à la colistine. Les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la résistance à la colistine seront caractérisés dans le cadre de ce projet. La bactériocine ayant une activité anti-E. coli la plus élevée, désignée bactériocine X, sera amplement caractérisée afin de connaitre :
- sa cible cellulaire chez E. coli (bactériocine X vs. colistine)
- la fréquence d'apparition de mutations chez E. coli (bactériocine X vs. colistine) et les mécanismes de résistance
- les mécanismes de potentialisation de la colistine
- son impact sur les cellules animales IPEC-1, IPEC-2, Caco-2
La bactériocine X ainsi choisie sera produite à grande échelle après optimisation de ses conditions de production (milieux de culture, sources de carbone, température de croissance). La simulation de la digestion du porc dans un modèle gastro-intestinal dynamique et en fermenteur colique permettra d’analyser la libération et la bioaccessibilité des formulations développées (colistine, bactériocine X et combinaison colistine-bactériocine X) et contenues dans les nanoparticules et microsphères. Outre leur bioaccessibilité, ces formulations seront testées pour leur aptitude à préserver le microbiote colique du porc contrairement à la colistine seule. De plus, l'utilisation du fermenteur in vitro nous permettra de déterminer la survie dans l’environnement colique du porc de souches d'E. coli d'origine porcine résistantes à la colistine, en présence ou non des antimicrobiens sous formes libres et de particules. Enfin, une expérimentation in vivo sur porcs inoculés avec des souches d’E. coli résistantes à la colistine viendra valider le concept développé dans le cadre de ce projet puis déterminer les conditions d'un transfert industriel.