La prolifération de la résistance aux antibiotiques est souvent présentée comme un problème de surutilisation clinique des antibiotiques. Mais de plus en plus de preuves pointent vers un facteur moins visible : les pratiques agricoles. Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications montre que la diversité des pesticides appliqués au sol – et pas seulement leur présence – enrichit activement les gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) par le biais de deux mécanismes biologiques fondamentalement différents.
Cette découverte a des implications sur la manière dont nous réglementons et gérons les centaines de produits agrochimiques appliqués aux terres agricoles dans le monde.
L’expérience
Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences et d’institutions collaboratrices ont mené une expérience randomisée de trois ans sur des blocs de terrain à la station de recherche sur l’écosystème des écotones de la forêt et de la steppe d’Erguna, dans le nord-est de la Chine. Ils ont créé 96 quadrats (4 m2 chacun) sur 16 combinaisons de traitements appliquant 0 à 4 pesticides différents à des doses agricoles standard.
Les quatre pesticides étaient : l’ométhoate (insecticide), l’azoxystrobine + propiconazole (fongicide), le chlorpyrifos (insecticide) et le méfénoxame + mancozèbe (fongicide) – tous largement utilisés dans l’agriculture mondiale.
Pour distinguer les bactéries simplement présentes de celles qui traduisaient activement les protéines, l’équipe a utilisé le BONCAT (marquage bioorthogonal non canonique des acides aminés) combiné au tri cellulaire activé par fluorescence et au séquençage métagénomique. La fraction bactérienne active est passée de 18,87 % dans un sol non traité à 40,47 % sous la plus grande diversité de pesticides.
Deux mécanismes, un résultat
La découverte centrale est que la diversité des pesticides entraîne un enrichissement actif en ARG par deux voies :
Faible diversité : Lorsque seulement un ou deux pesticides étaient appliqués, le mécanisme dominant était la cosélection via des pompes à efflux chez Acinetobacter baumannii. Cet agent pathogène opportuniste, mieux connu pour ses infections nosocomiales, a prospéré sous des régimes de pesticides à faible diversité. Sur les 604 ARG identifiés dans A. baumannii dans tous les échantillons, 37,82 % étaient des gènes de pompe à efflux répartis dans cinq familles (MFS, RND, MATE, ABC, SMR). L’abondance de la bactérie était significativement élevée sous des traitements à faible diversité et positivement corrélée aux niveaux totaux d’ARG actifs (R2 = 0,12, P = 0,019).
Grande diversité : Lorsque trois ou quatre pesticides étaient appliqués simultanément, le mécanisme changeait. Des espèces réactives de l’oxygène (ROS) élevées et des réponses au stress SOS dans la communauté bactérienne ont favorisé le transfert horizontal de gènes (HGT) d’ARG entre espèces. Cela a été validé par des expériences de culture. Les traitements de grande diversité ont enrichi un ensemble différent de gènes de résistance – ceux conférant une résistance à la novobiocine, aux bêta-lactamines, aux tétracyclines, à la mupirocine, à la pleuromutiline-tiamuline, aux polymyxines, à la vancomycine et à la rifamycine – ainsi qu’une augmentation des éléments génétiques mobiles et des gènes des facteurs de virulence.
Qu’est-ce qui rend cela important
Bien que les niveaux totaux d’ARG n’aient pas changé de manière significative d’un traitement à l’autre, la fraction active d’ARG a changé – et de façon spectaculaire. Cette distinction est importante car seuls les gènes de résistance activement exprimés constituent une menace clinique immédiate. Un gène de résistance dormant dans le sol est moins préoccupant qu’un gène activement transcrit, répliqué et potentiellement transféré à des agents pathogènes.
L’étude a également identifié des ARG actifs spécifiques à haut risque, notamment tolC et vatE, qui ont été enrichis sous une plus grande diversité de pesticides. Ces gènes confèrent une résistance à plusieurs classes de médicaments et suscitent déjà des préoccupations cliniques.
Les interactions des mélanges étaient complexes. Dans le cadre de traitements à faible diversité, certaines combinaisons de pesticides (en particulier l’azoxystrobine-propiconazole associé au méfénoxam-mancozèbe) ont produit des niveaux d’ARG actifs disproportionnés. Une régression multifactorielle avec 10 000 itérations bootstrap a montré que les quatre pesticides avaient des effets principaux positifs significatifs, tandis que certaines interactions bidirectionnelles étaient antagonistes, mais que les interactions d’ordre supérieur (trois et quatre voies) étaient significativement positives.
Limites et implications
L’étude a été menée sur un seul site du nord-est de la Chine, de sorte que la généralisation à différents types de sols et climats est limitée. Les quatre pesticides testés, bien que courants, ne représentent pas toute la diversité des produits agrochimiques utilisés dans le monde. L’approche BONCAT-FACS capture l’activité traductionnelle mais peut manquer des cellules dormantes mais viables. Et la durée de trois ans, bien que longue pour une expérience sur le terrain, est courte par rapport à la persistance décennale de certains pesticides dans le sol.
Néanmoins, la découverte selon laquelle la diversité des pesticides – et pas seulement la charge totale – entraîne la résistance par des mécanismes distincts suggère que les approches réglementaires axées sur l’approbation de chaque pesticide pourraient passer à côté d’un effet d’interaction important. Un fongicide sans danger isolé peut devenir un facteur de résistance lorsqu’il est appliqué avec un insecticide.
Sources
Wang YF, Xu JY, Liu Y et al. “Mécanismes divergents d’enrichissement actif des gènes de résistance aux antibiotiques dans le sol en fonction de la diversité des pesticides.” Communications naturelles (2026). DOI : 10.1038/s41467-026-75445-3
Traduit par Lydie