# La résistance aux antibiotiques

Philippe Bouvet, Jean-Marc Cavaillon, Jean-Claude Dussaule, Sophie Gay, Marie-Pierre Gosselin, Quentin Merel, Ana Navarrete, Ingrid Pfeifer, Nadia Senni

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Philippe Bouvet, Jean-Marc Cavaillon, Jean-Claude Dussaule, Sophie Gay, Marie-Pierre Gosselin, et al. La résistance aux antibiotiques : Cahier de l'ANR n°14. 2022. hal-04009692

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# La résistance aux antibiotiques

## PROJETS FINANCÉS SUR LA PÉRIODE 2011 - 2021

Les cahiers de l'ANR
NUMÉRO 14 - NOVEMBRE 2022

<figure><img src="image_3.png" /></figure>
LES CAHIERS
DE L'ANR

Les cahiers de l'ANR traitent de questions thématiques transverses aux différents appels à projets financés par l'Agence nationale de la recherche (ANR). Cette collection, qui existe depuis 2009, met en perspective les recherches, les innovations et les avancées technologiques en cours dans un domaine spécifique. Sans prétention d'exhaustivité, son objectif est de revenir sur les enjeux sociétaux et les défis d'avenir identifiés par les communautés de recherche mobilisées sur une thématique. Les cahiers de l'ANR s'adressent aussi bien aux chercheurs, qu'aux décideurs politiques et au grand public.

Le présent cahier concerne la résistance aux antibiotiques et fait référence aux différents projets de recherche financés par l'ANR dans ce domaine. Ce cahier, le 14e de la collection, a été conçu par Philippe Bouvet, Jean-Marc Cavaillon, Jean-Claude Dussaule, Sophie Gay, Marie-Pierre Gosselin, Quentin Merel, Ana Navarrete, Ingrid Pfeifer, Nadia Senni en collaboration avec la Direction de l'information et de la communication. Nous remercions l'ensemble des contributeurs et des relecteurs, et plus particulièrement Dominique Dunon-Bluteau, initiateur de ce cahier.
# PRÉSENTATION

Une étude récente menée dans 204 pays estime qu'au niveau mondial, la consommation d'antibiotiques en pédiatrie a augmenté de 46 % entre 2000 et 2018¹. L'incidence annuelle de la présence de germes résistants aux antibiotiques a été régulièrement illustrée tant par des études menées en Europe que dans des pays émergents<fnref n="1" />,<fnref n="2" />. L'Inde, la Thaïlande et l'Équateur figurent parmi les pays ayant un taux d'incidence de résistance particulièrement élevé, tandis que la Suède, le Canada et la Norvège présentent les taux les plus faibles<fnref n="3" />. Une étude multicentrique finlandaise révèle une forte augmentation des bactériés nosocomiales dues à des bactéries productrices de bêta-lactamases à spectre élargi (*Escherichia coli* et *Klebsiella pneumoniae*)<fnref n="4" />. En Iran, en pédiatrie, plus de 80 % des *Pseudomonas*, des *Acinetobacter* et des *Escherichia coli* sont résistants à l'ampicilline et l'amoxicilline<fnref n="5" />. En Afrique du Sud, 46 % des patients hospitalisés avec des infections par *Staphylococcus aureus*, l'étaient par des germes résistants à la méticilline (MRSA)<fnref n="6" />. Ces derniers sont associés à une mortalité supérieure en comparaison aux infections dues à des germes sensibles à la méticilline<fnref n="7" />. Que ce soit en France<fnref n="8" /> ou dans les pays en développement<fnref n="9" />, la résistance aux antibiotiques est généralement associée à une augmentation de la mortalité.

En utilisant des modèles statistiques prédictifs, il a été estimé à environ 4,95 millions le nombre de décès dans le monde associés à la résistance aux antibiotiques en 2019, dont 1,27 million directement attribuables à des bactéries résistantes aux antibiotiques. Les six principaux agents pathogènes responsables des décès associés à la résistance sont *Escherichia coli* (résistant aux céphalosporines de 3ᵉ génération ; résistant aux fluoroquinolones), suivi de *Staphylococcus aureus* (résistant à la méticilline), *Klebsiella pneumoniae* (résistant aux carbapénèmes), *Streptococcus pneumoniae*, *Acinetobacter baumannii* (résistants aux carbapénèmes) et *Pseudomonas aeruginosa*. La région du Globe la plus affectée par la résistance aux antibiotiques est l'Afrique subsaharienne occidentale<fnref n="10" />.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

<footnote n="1">1 Browne AJ. et al., (2021) Global antibiotic consumption and usage in humans, 2000-18: a spatial modelling study. *Lancet Planet Health*; 5: e893-e904</footnote>

<footnote n="2">2 Alicino C., et al., (2015) Trends in the annual incidence of carbapenem-resistant *Klebsiella pneumoniae* bloodstream infections: a 8-year retrospective study in a large teaching hospital in northern Italy, *BMC Infect. Dis.* 15: 415.</footnote>

<footnote n="3">3 Klein EY. et al., (2019) Tracking global trends in the effectiveness of antibiotic therapy using the Drug Resistance Index, *BMJ Glob. Health*; 4: e001315.</footnote>

<footnote n="4">4 Martelius T. et al., (2016) Nosocomial bloodstream infections caused by *Escherichia coli* and *Klebsiella pneumoniae* resistant to third-generation cephalosporins, Finland, 1999-2013: Trends, patient characteristics and mortality, *Infect. Dis.* (Lond); 48: 229-34.</footnote>

<footnote n="5">5 Rabirad N. et al., (2014) Antimicrobial susceptibility patterns of the gram-negative bacteria isolated from septicemia in Children's Medical Center, Tehran, Iran, *J. Prev. Med. Hyg.* 55: 23-6.</footnote>

<footnote n="6">6 Perovic O. et al., (2015) Prevalence and Trends of *Staphylococcus aureus* Bacteraemia in Hospitalized Patients in South Africa, 2010 to 2012: Laboratory-Based Surveillance Mapping of Antimicrobial Resistance and Molecular Epidemiology, *PLOS One*.10: e0145429.</footnote>

<footnote n="7">7 Wang JT. et al., (2015) Comparison of Outcomes among Adult Patients with Nosocomial Bacteremia Caused by Methicillin-Susceptible and Methicillin-Resistant *Staphylococcus aureus*: A Retrospective Cohort Study, *PLOS One*.10: e0144710.</footnote>

<footnote n="8">8 Guillemot D. et al., (2005) Thirty-day mortality of nosocomial systemic bacterial infections according to antibiotic susceptibility in an 800-bed teaching hospital in France. *Clin Microbiol Infect*; 11: 502-4.</footnote>

<footnote n="9">9 Seboxa T. et al., (2015) High mortality from blood stream infection in Addis Ababa, Ethiopia, is due to antimicrobial resistance, *PLOS One*.10: e0144944.</footnote>

<footnote n="10">10 Antimicrobial Resistance Collaborators. (2022) Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: a systematic analysis, *Lancet*. 399: 629-55.</footnote>
Pour lutter contre ce fléau, l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), l'Organisation mondiale de la santé animale (OIE/WOAH) et le programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE/UNEP) ont uni leurs efforts. Parallèlement, la France a développé un plan stratégique contre la résistance aux antibiotiques. Que cela soit au niveau national, européen ou mondial, la recherche constitue une arme stratégique pour :

* améliorer la compréhension de la transmission et de l'impact de la résistance aux antibiotiques dans tous les secteurs ;

* renforcer des interventions efficaces contre la résistance aux antibiotiques, élaborer de nouvelles stratégies antibactériennes et développer de nouvelles molécules antibiotiques ;

* contribuer à la surveillance intégrée multisectorielle ;

* étudier les évolutions comportementales face à l'usage des antibiotiques ;

* approfondir l'influence environnementale sur la dissémination de la résistance aux antibiotiques.

Côté français, l'ANR a été un acteur de choix pour soutenir la recherche française sur la résistance aux antibiotiques en renforçant le financement des projets de recherche dans ce domaine, en favorisant l'alignement de la recherche française avec celle menée aux niveaux européen et mondial, et en stimulant les collaborations interdisciplinaires, internationales, ainsi que le transfert de connaissance.

Le présent cahier dresse un historique et un état des lieux de la recherche sur l'antibiorésistance. Outre la présentation des appels à projets ayant contribué au financement de la recherche française dans ce domaine de 2011 à 2021, il propose une analyse des publications issues des projets financés ainsi qu'une sélection de projets de recherche.
ABRÉVIATIONS

<table><tr><td>AAPG</td><td>Appel à projets générique</td></tr><tr><td>BSLE</td><td>Bêta-lactamases à spectre élargi</td></tr><tr><td>CARB-X</td><td>Accélérateur biopharmaceutique de lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques</td></tr><tr><td>CDC</td><td>Centers for Diseases Control</td></tr><tr><td>CE/CES</td><td>Comité d'évaluation scientifique</td></tr><tr><td>Covid-19</td><td>Coronavirus infectious disease</td></tr><tr><td>EPHA</td><td>Agence européenne de santé publique / European Public Health Alliance</td></tr><tr><td>ERA-NET</td><td>European Research Area Network</td></tr><tr><td>GARDP</td><td>Partenariat global dans la recherche et le développement dans le domaine antibiotique / Global Antibiotic Research and Development Partnership</td></tr><tr><td>IDEX</td><td>Initiatives d'excellence</td></tr><tr><td>IHU</td><td>Institut hospitalo-universitaire</td></tr><tr><td>IRT</td><td>Institut de recherche technologique</td></tr><tr><td>JCJC</td><td>Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs</td></tr><tr><td>JPIAMR</td><td>Joint programming initiative on Antimicrobial Resistance</td></tr><tr><td>LabEx</td><td>Laboratoire d'excellence</td></tr><tr><td>MRSA</td><td>Staphylocoque doré méticilline résistant</td></tr><tr><td>MRIE</td><td>Montage de réseaux scientifiques européens ou internationaux</td></tr><tr><td>OCDE</td><td>Organisation de coopération et de développement économiques</td></tr><tr><td>OIE/WOAH</td><td>Organisation mondiale de la santé animale</td></tr><tr><td>OMS/WHO</td><td>Organisation mondiale de la santé</td></tr><tr><td>PPR</td><td>Programme prioritaire de recherche</td></tr><tr><td>PRC</td><td>Projet de recherche collaborative</td></tr><tr><td>PRCE</td><td>Projet de recherche collaborative entreprises</td></tr><tr><td>PRCI</td><td>Projet de recherche collaborative international</td></tr><tr><td>RHU</td><td>Recherche hospitalo-universitaire</td></tr><tr><td>UE-JAMRAI</td><td>Joint Action Antimicrobial Resistance and Healthcare-Associated Infections</td></tr><tr><td>PNUE/UNEP</td><td>Programme des Nations unies pour l'environnement</td></tr><tr><td>WAAAR</td><td>Alliance mondiale contre la résistance aux antibiotiques / World Alliance Against Antibiotic Resistance</td></tr></table>
# SOMMAIRE

Présentation 3

Abréviations 5

## PARTIE 1

Contexte historique et état des lieux 7

• La découverte des antibiotiques

• L'émergence de la résistance

• En quête de nouveaux antibiotiques

• Les politiques de lutte contre la résistance aux antibiotiques

• La pandémie de Covid-19 et l'usage des antibiotiques

• Le point de vue du Dr Jean Carlet

## PARTIE 2

Les appels à projets de l'ANR 17

• L'Appel à projets générique (AAPG)

• L'initiative de programmation conjointe sur la résistance aux antimicrobiens (JPIAMR)

• Le programme franco-allemand sur la résistance aux antimicrobiens

• Les autres opportunités de collaboration internationale

• Les appels dédiés au renforcement des partenariats public-privé

• Le programme prioritaire de recherche (PPR)

• Les laboratoires d'excellence (LabEx)

• Les autres actions de France 2030 impliquées dans la recherche sur l'antibiorésistance

## PARTIE 3

Publications scientifiques 37

## PARTIE 4

Panorama des projets scientifiques financés 41

Annexes 85
CONTEXTE
HISTORIQUE
ET ÉTAT DES LIEUX

<figure><img src="image_5.png" /></figure>
La découverte
des antibiotiques

Le terme « antibiotique » pour décrire une subs-
tance opposée au développement de la vie est
proposé en 1871 par François Henri Hallopeau, un
dermatologue ayant exercé dans les hôpitaux de
Tenon, Saint-Antoine et Saint-Louis. Le terme « an-
tibiose », par opposition à symbiose, fut proposé
par Jean Paul Vuillemin, mycologiste et professeur
à la faculté de médecine de Nancy en 1889 pour
désigner la sélection naturelle d'un organisme par
rapport à un autre : « L'homme, par une intervention
raisonnée, dominera les maladies des plantes, des
animaux, de sa propre espèce, autant qu'il connaî-
tra les puissances symbiotiques ou antibiotiques,
qu'il doit renforcer ou neutraliser, pour que tout
s'équilibre et se régularise autour de lui ».

En effet, le monde microbien, pour exister, se doit de neutraliser les autres espèces microbiennes et a mis en place, à ces fins, de nombreuses stratégies de lutte et d'élimination de la concurrence microbienne. L'existence de substances antibiotiques est donc aussi vieille que le monde des microbes, qui a, par la même occasion, aussi mis en place des mécanismes de résistance pour contrecarrer ou échapper à ces approches moléculaires. Ce n'est que tardivement que l'homme a su exploiter ces antibiotiques pour lutter contre les maladies infectieuses.

On doit la première observation d'antibiose à Louis Pasteur qui, en 1877, alors qu'il étudiait la bactérie de l'anthrax avec Jules Joubert, ancien élève de l'École normale supérieure, rapportait que celle-ci ne se développait pas en présence d'autres micro-organismes : « Chez les êtres inférieurs, plus encore que dans les grandes espèces animales et végétales, la vie empêche la vie ». Par la suite, Victor Babès et Arnaldo Cantani rapportèrent, en 1885, cet antagonisme entre diverses souches de bactéries et l'envi-sagèrent à des fins thérapeutiques. Carl Alois Philipp Garré, ancien étudiant du microbiologiste Robert Koch, proposa, en 1887, des approches technolo-giques innovantes sur gélatine pour étudier l'anta-gonisme entre les différentes souches de bactéries. En 1889, le pathologiste Karl Gottfried Paul Döhle pu-blia sa thèse dans laquelle il présentait qu'in vitro, le bacille de l'anthrax ne survivait pas en présence d'une bactérie qu'il nomma alors « Micrococcus anthracotoxicus ». Cette même année 1889, Charles

Bouchard, professeur de pathologie générale à la faculté de médecine de Paris et membre des Académies de médecine et de sciences démontrait que des germes de *Pseudomonas pyocyanea* (au-jourd'hui *Pseudomonas aeruginosa*) offrait un degré considérable de protection à des lapins inoculés avec des germes de l'anthrax. En Allemagne, Rudolph Emmerich et Oscar Löw obtinrent un produit verdâtre et fluorescent à la forte odeur de jasmin à partir d'une culture de *Bacillus pyocyaneum*. Cette préparation tuait en cinq minutes des germes de *Vibrio cholerae* et de gonocoques, en dix minutes le bacille de la diphtérie et les streptocoques, en trois heures, le bacille de la dysenterie et en vingt-quatre heures, le bacille de la typhoïde et les staphylo-coques. Emmerich et Löw créèrent alors un médica-ment qu'ils appelèrent « pyocyanase ». Ce fut le pre-mier antibiotique utilisé dans les hôpitaux. En 1907, Charles Nicolle, démontra l'existence de substances bactéricides produites par *Bacillus subtilis*, travaux confirmés en 1912 avec d'autres *Bacillus* par Gustave Rappin, qui montra que des filtrats de bouillons de culture de ces germes avaient des effets béné-fiques contre la tuberculose. Une approche contre la tuberculose fut également proposée par Albert

“
L'existence de substances
antibiotiques est donc
aussi vieille que le monde
des microbes.

Vaudremer qui démontra *in vitro* que le champignon, *Aspergillus fumigatus* était actif contre le bacille de la tuberculose. Par la suite, il mena des études chez l'humain, de 1910 à 1913, traitant plus de 200 patients tuberculeux avec un succès très relatif, allant de la guérison complète à une amélioration transitoire ou à une absence d'avantage thérapeutique.
En 1925, André Gratia et sa collaboratrice Sara Dath rapportèrent leurs observations sur la bactériolyse des bactéries responsables de l'anthrax via le « streptothrix », un streptomycète, une bactérie
filamenteuse ressemblant aux champignons microscopiques que l'on trouve dans le sol, l'eau et la matière en décomposition qui s'avéra avoir un large spectre d'action.

Nombreux furent ceux qui découvrirent la capacité du penicillium à empêcher la croissance bactérienne avant d'en saisir l'impact potentiel (tableau 1).

Le terme antibiotique prendra son véritable envol en 1942, à la suite des travaux de Selman Waksman.

Plusieurs scientifiques reçurent le prix Nobel pour leurs travaux sur les antibiotiques : Gerhard Domagk (1939), Sir Alexander Fleming, Howard Florey, et Ernst Boris Chain (1945) et Selman Waksman (1952). La découverte et l'usage des antibiotiques ont contribué à prolonger l'espérance de vie en modifiant l'issue des infections bactériennes.

<table><caption>**Tableau 1 : Les premières contributions aux découvertes des antibiotiques**</caption><tr><td>1869</td><td>Victor Feltz (1835-1893) & Léon Coze (1819-1896)</td><td>Penicillium empêche la croissance des bactéries</td></tr><tr><td>1871</td><td>John Scott Burdon-Sanderson (1828-1905)<br>François Henri Hallopeau (1842-1919)</td><td>Penicillium empêche la croissance des bactéries<br>Crée le mot « antibiotique »</td></tr><tr><td>1874</td><td>Sir William Roberts (1830-1899)<br>Theodor Billroth (1829-1894)</td><td>Penicillium empêche la croissance des bactéries<br>Penicillium empêche la croissance des bactéries</td></tr><tr><td>1876</td><td>John Tyndall (1820-1893)</td><td>Penicillium empêche la croissance des bactéries</td></tr><tr><td>1893</td><td>Bartolomeo Gosio (1863-1944)</td><td>L'acide mycophénolique comme agent antibactérien</td></tr><tr><td>1895</td><td>Vincenzo Tiberio (1869-1915)</td><td>Activité bactéricide d'extraits fongiques</td></tr><tr><td>1897</td><td>Ernest Duchesne (1874-1912)</td><td>Activité bactéricide in vivo d'extraits fongiques</td></tr><tr><td>1899</td><td>Rudolph Emmerich (1852-1914) & Oscar Löw (1844-1941)</td><td>Premier usage clinique d'un antibiotique<br>(pyocyanase)</td></tr><tr><td>1929</td><td>Sir Alexander Fleming (1881-1955)</td><td>Découverte de la pénicilline</td></tr><tr><td>1930</td><td>Selman Waksman (1888-1973)</td><td>Renaissance du mot « antibiotique »</td></tr><tr><td>1935</td><td>Gerhard Domagk (1895-1964)</td><td>Découverte du sulfamido-chrysoïdine, commercialisé<br>sous le nom de Prontosil®</td></tr><tr><td>1935</td><td>Jacques Tréfouël (1897-1977) & Thérèse Tréfouël (1892-1978)</td><td>Découverte des sulfamides</td></tr><tr><td>1936</td><td>Leonard Colebrook (1883-1967)</td><td>Usage clinique du Protonsil® dans les fièvres<br>puerpérales</td></tr><tr><td>1939</td><td>René Dubos (1901-1982)</td><td>Découverte de la tyrothricine</td></tr><tr><td>1940</td><td>Ernst Boris Chain (1906-1979)<br>Edward Abraham (1913-1999)<br>Howard Florey (1889-1968)<br>Norman Heathley (1911-2004)</td><td>Isolement et purification de la pénicilline</td></tr><tr><td>1942</td><td>Albert Schatz (1920-2005)</td><td>Découverte de la streptomycine</td></tr><tr><td>1945</td><td>Benjamin Minge Duggar (1872-1956)</td><td>Découverte de l'auréomycine®</td></tr></table>
# L'émergence de la résistance

Dès 1945, **Sir Alexander Fleming** s'alarma du risque de résistance :

> « Je crains que si la pénicilline est en vente libre, les patients ne s'essaient à l'automédication, et ne prennent pas les doses suffisantes. En cas de doses trop faibles, les microbes ne sont pas tués. Et ils risquent d'apprendre à résister à la pénicilline. Voici quelques règles simples pour l'usage de la pénicilline :

> Premièrement : ne l'utilisez que sur des microbes appropriés.

> Deuxièmement : utilisez-la de manière à ce qu'elle soit en contact avec le microbe.

> Troisièmement : prenez-la en dose suffisante.

> Quatrièmement : prenez-la assez longtemps pour tuer le microbe. »

La résistance aux antimicrobiens survient lorsque les micro-organismes développent des stratégies qui rendent inefficaces les médicaments utilisés pour traiter les infections. Des pans entiers de la médecine moderne, et en premier lieu certains de ses progrès les plus notables, ne peuvent être mis en œuvre sans que des antibiotiques puissants ne soient disponibles pour prévenir ou traiter les infections bactériennes.

En France, en 2015, un groupe de travail coordonné par le Dr Jean Carlet, missionné par la ministre des affaires sociales, de la Santé et des Droits des femmes, rendait son rapport sur la problématique de la résistance aux antibiotiques<fnref n="11" />. Ce rapport mentionne l'existence en France de plus de 150 000 infections annuelles par des bactéries multi-résistantes, entraînant le décès de 12 500 patients. 63 % de ces infections sont dues au *Staphylococcus aureus* résistant à la méticilline et aux entérobactéries résistantes aux céphalosporines de 3ᵉ génération. Avec *Pseudomonas aeruginosa* résistant aux carbapénèmes, ces bactéries sont responsables de 88 % des décès. Ce sont les données de ce rapport qui ont servi de base à la structuration de la feuille de route interministérielle pour la maîtrise de la résistance aux antibiotiques publiée en novembre 2016.

La France demeure un pays surconsommateur d'antibiotiques, avec une consommation de l'ordre de 30 % de plus que la moyenne européenne et presque trois fois plus que les Pays-Bas. Le corollaire est que la France apparaît comme l'un des pays européens les plus touchés par la résistance aux antibiotiques. L'antibiorésistance

est donc un problème majeur de santé publique dans notre pays. Une partie de l'augmentation des résistances est également liée à la pollution de l'environnement, à la contamination des rivières et des sols, au portage par la faune sauvage (oiseaux, rongeurs...), aux transferts internationaux non seulement des personnes mais aussi résultant du commerce international, et aux activités humaines. Il faut cependant se réjouir de la diminution très significative de la consommation d'antibiotiques en agriculture, favorisée par la législation européenne

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

La France consomme
30%
d'antibiotiques de plus que
la moyenne européenne.

interdisant les antibiotiques comme facteurs de croissance chez les animaux d'élevage et par les deux plans successifs « Écoantibio » français. Du fait des mécanismes de transferts horizontaux qui permettent aux bactéries, même d'espèces différentes, de transmettre entre elles des gènes de résistance, le « résistome » (l'ensemble des

<footnote n="11">11 https://solidarites-sante.gouv.fr/IMG/pdf/rapport_antibiotiques.pdf</footnote>
gènes de résistance à un ou plusieurs antibiotiques) concerne aussi bien les bactéries pathogènes et non pathogènes que celles de la flore digestive et de l'environnement. Par conséquent, il existe un intérêt considérable pour la caractérisation du « résistome », tant pour les bactéries responsables des infections communautaires et associées aux soins que pour celles des microbiotes (et en particulier du microbiote intestinal) humain, animal et environnemental. Le traitement des infections dues aux bactéries multrésistantes représente un défi majeur, car l'augmentation de la résistance aux antibiotiques entraîne un risque accru d'échecs thérapeutiques, de rechutes, d'hospitalisations plus longues et d'aggravation des résultats cliniques.

Le monde médical en milieu hospitalier est toujours en quête d'une identification rapide des infections et la caractérisation de la résistance aux antibiotiques demeure une urgente nécessité. Cependant, il est de plus en plus clair que cette crise ne peut pas être surmontée qu'en développant de nouveaux antibiotiques selon des schémas qui ont prévalu depuis soixante ans, ou en poursuivant des stratégies qui ont, du moins en partie, abouti à la situation actuelle.

Depuis 2011, année de lancement d'un premier plan gouvernemental Écoantibio, l'exposition globale des animaux aux antibiotiques a reculé de 45,4 %. La diminution est très importante chez les volailles (-64,4 %) et les porcs (-55,5 %), mais plus modeste chez les bovins (-22,5 %), les chats et les chiens (-11,8 %)<fnref n="12" />. Cette réduction de l'exposition des animaux d'élevage et de compagnie aux antibiotiques est exemplaire. Par contre, on continue d'observer en médecine humaine un usage important d'antibiotiques, en particulier en ville. En comparaison, leur usage en milieu hospitalier demeure modeste avec 1,73 million de patients admis pour une infection bactérienne et 44 115 patients admis en soins intensifs pour un sepsis<fnref n="13" />. En France, 43 % des médecins généralistes admettent prescrire un antibiotique à des patients qui n'en n'ont peut-être pas besoin et 53 % indiquent avoir été confrontés à des problèmes de résistance aux antibiotiques ayant compliqué la prise en charge thérapeutique dans leur patientèle au cours des trois derniers mois<fnref n="14" />.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 1:** Affichette proposée par l'OMS listant les causes de la résistance aux antibiotiques</figcaption></figure>

<footnote n="12">12 https://www.anses.fr/fr/system/files/Press2021DPA01.pdf</footnote>

<footnote n="13">13 Singer M. et al., (2019) Sepsis hystérie : excess hype and unrealistic expectations, *The Lancet*. 394, 1513-14.</footnote>

<footnote n="14">14 DREES (2022) *Études et Résultats*. Un médecin généraliste sur deux est confronté à des problèmes d'antibiorésistance, N° 1217.</footnote>
En quête de
nouveaux antibiotiques

Dans son rapport de 2022¹⁵, l'OMS recense dans le
pipeline clinique 45 antibiotiques et combinaisons
avec un nouvelle entité thérapeutique et 32 agents
antibactériens non traditionnels. Sur les 45 an-
tibiotiques, 27 sont actifs contre les pathogènes
prioritaires de l'OMS, 13 contre Mycobactérium tu-
berculosis et 5 contre Clostridium difficile. Parmi les
27 antibiotiques actifs contre les pathogènes prio-
ritaires de l'OMS : 6 remplissent au moins un des cri-
tères d'innovation ; seuls 2 d'entre eux sont actifs
contre les bactéries à Gram négatif multirésistantes
et 13 sont des combinaisons de β-lactamines et d'in-
hibiteurs de β-lactamases. Sur les 32 antibactériens
non traditionnels, 5 sont des anticorps, 9 des bac-
tériophages et des enzymes dérivées de phages,
10 des agents modulateurs du microbiome, un agent
immunomodulateur et 6 des agents divers. 12 nou-
veaux antibiotiques ont été approuvés soit par la
Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis,
soit par l'Agence européenne des médicaments
(EMA) ou les deux, depuis le 1er juillet 2017. À quelques

exceptions près, les nouveaux
agents ont un bénéfice clinique
limité par rapport au traitement
existant, car plus de 80 % appar-
tiennent à des classes existantes
pour lesquelles les mécanismes
de résistance sont bien établis et
une émergence rapide de la ré-
sistance est anticipée. Il existe
121 entités commerciales et non
commerciales qui développent 217
agents antibactériens divers. Les
développeurs sont largement ré-
partis géographiquement, avec la
majorité en Europe (50,4 %) et dans
la région des Amériques (37,2 %),
9,3 % dans la région du Pacifique
occidental et 4,1 % dans la région
Asie de l'Est. Le pipeline préclinique
comporte 90 petites molécules
à action directe, 92 produits non

traditionnels dont les bactériophages, des inhibi-
teurs de virulence, des composés immunomodula-
teurs, des agents potentialisateurs, et 33 peptides
antimicrobiens. Sur les 217 agents antibactériens,
152 (43,8 %) ciblent un seul agent pathogène. Parmi
les agents en cours de développement, 37 ciblent
la synthèse de la paroi cellulaire, 56 agissent di-
rectement sur la membrane cellulaire, 10 agissent
par immunomodulation, 18 agissent sur la synthèse
de protéines cibles et 24 ciblent des facteurs de
virulence. Le pipeline préclinique continue d'être
dominé par les petites et moyennes entreprises
(n=140, soit 86,4 % des développeurs qui ont soumis
des données), 74 micro-entreprises (< 10 employés),
40 petites entreprises (11 à 50 employés) et 26 struc-
tures de taille moyenne (51 à 500 employés). L'OMS
conclut que, dans l'ensemble, le pipeline clinique
et les antibiotiques récemment approuvés sont in-
suffisants pour relever le défi de l'augmentation de
l'émergence et de la propagation de la résistance
aux antimicrobiens.

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

<footnote n="15">15 https://apps.who.int/iris/bitstreams/1425317/retrieve</footnote>
# Les politiques de lutte contre la résistance aux antibiotiques

Tout le monde se souvient du slogan « Les antibio-tiques, c'est pas automatique » de la campagne de sensibilisation initiée en 2002 et menée jusqu'en 2007. Cet effort s'est avéré efficace. Une réduction de 26,5 % a été observée tous âges confondus et pour toutes les régions de France. Il a même été at-teint 30,1 % de réduction d'usage des antibiotiques pour les enfants de moins de 6 ans et 35,8 % pour les enfants de 6 à 15 ans<fnref n="16" />.

En 2015, l'OMS a adopté un plan d'action mondial pour combattre la résistance aux antimicrobiens, et en particulier aux antibiotiques. Si le problème varie selon les pays, il demeure planétaire : la circulation des êtres humains, la dissémination environnemen-tale et le commerce international des animaux et des produits alimentaires, contribuent à cette glo-balisation. À la suite de cette recommandation de l'OMS et du rapport du Dr Carlet, le gouvernement français a mis en place un Plan de recherche pri-oritaire financé à hauteur de 40 millions d'euros sur dix ans, sous l'égide de l'Inserm en partenariat avec l'ANR.

La vaccination est au cœur de la lutte contre l'anti-biorésistance. Plusieurs vaccins homologués, ciblant à la fois les bactéries (Haemophilus influenzae type b, Streptococcus pneumoniae, Salmonella enterica serovar Typhi) et virus (virus de la grippe, ro-tavirus) pathogènes humains, ont déjà prouvé leurs bienfaits en réduisant la consommation injustifiée d'antibiotiques et les souches bactériennes résis-tantes aux antibiotiques, et en favorisant l'immunité collective<fnref n="17" />. Un certain nombre de nouveaux vaccins expérimentaux, visant à réduire la propagation des agents pathogènes bactériens multirésistants, sont également à divers stades de développement cli-nique. Cependant, les vaccins en tant qu'outil de lutte contre la résistance aux antimicrobiens restent sous-estimés et malheureusement sous-utilisés. La mobilisation mondiale des ressources de santé pu-blique et de l'industrie est essentielle pour maxim-iser l'utilisation des vaccins homologués, et le déve-lopement de nouveaux vaccins prophylactiques pourrait avoir un impact profond sur la réduction de la résistance aux antimicrobiens.

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

> Les vaccins en tant qu'outil de lutte contre la résistance aux antimicrobiens restent sous-estimés et sous-utilisés.

<footnote n="16">16 Sabuncu E. et al., (2009) Significant reduction of antibiotic use in the community after a nationwide campaign in France, 2002-2007, PLOS Med. 6: e1000084.</footnote>

<footnote n="17">17 Jansen KU. et al., (2021) The impact of human vaccines on bacterial antimicrobial resistance. A review, *Environmental Chemistry Letters*. 19:4031-4062.</footnote>
# La pandémie de Covid-19 et l'usage des antibiotiques

On a observé, pendant la pandémie de Covid-19, une augmentation significative des prescriptions d'antibiotiques chez les patients touchés par la maladie, en particulier chez les adultes présentant des comorbidités sous-jacentes, malgré la rareté des preuves d'infections bactériennes associées. Une méta-analyse réalisée sur des données issues du monde entier a révélé que 74,6 % des patients hospitalisés pour Covid-19 avaient reçu des antibiotiques, tandis que seulement 6,9 % des patients Covid-19 présentaient une infection bactérienne<fnref n="18" />. Au Pérou, il a été rapporté que 68,9 % des patients Covid-19 avaient utilisé des antibiotiques avant l'hospitalisation, avec un taux d'automédication de 33 %<fnref n="19" />. Il n'est donc pas surprenant que des co-infections mortelles par des micro-organismes pan-résistants aient été signalés chez des patients Covid-19²⁰. Notons qu'à l'inverse, durant la pandémie de la grippe espagnole en 1918-1919, faute d'antibiotiques disponibles, la majorité des décès furent consécutifs à des pneumonies bactériennes<fnref n="21" />.

Selon une étude publiée en juillet 2022 par les Centers for Disease Control<fnref n="22" />, la pandémie de coronavirus a provoqué une augmentation des infections et des décès dus à des germes résistants aux antibiotiques ou aux antifongiques, dans les hôpitaux américains, annulant des années de progrès dans la lutte contre l'un des plus graves défis de santé publique de la médecine moderne. Il faut néanmoins noter que pendant la pandémie de Covid-19, de nombreuses infections bactériennes et fongiques sont restées potentiellement non diagnostiquées et non traitées. De mars 2020 à octobre 2020, près de 80 % des patients hospitalisés avec le Covid-19 ont reçu un antibiotique. Le rapport a analysé la résistance aux antimicrobiens aux États-Unis, en se concentrant spécifiquement sur les infections à des germes résistants aux antimicrobiens en milieu hospitalier. Selon le rapport, en 2020, plus de 29 400 personnes sont décédées d'infections résistantes aux antimicrobiens couramment associées aux soins de santé. Parmi ceux-ci, près de 40 % ont contracté l'infec- tion pendant leur hospitalisation. Les données dis-

ponibles montrent un accroissement alarmant des infections résistantes commençant pendant l'hospitalisation, augmentant d'au moins 15 % de 2019 à 2020. En 2020, les infections hospitalières à Acinetobacter résistant aux carbapénèmes ont bondi de 78 %, avec 7 500 cas et 700 décès. La situation pour les autres germes est présentée ci-dessous :

* Acinetobacter résistant aux carbapénèmes (+7 8%)

* Candida auris résistant aux antifongiques (+60 %)

* Entérobactéries résistantes aux carbapénèmes (+35 %)

* Candida résistant aux antifongiques (+26 %)

* Entérobactéries productrices de bêta-lactamase (+32 %)

* Entérocoque résistant à la vancomycine (+14 %)

* Pseudomonas aeruginosa multirésistant (+32 %)

* Staphylococcus aureus résistant à la méticilline (+13 %)

Notons que toutes les données ne sont pas encore disponibles, comme par exemple pour le Streptococcus pneumoniae, l'une des principales causes de pneumonie bactérienne et de méningite.

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

74,6%
des patients hospitalisés
pour Covid-19 ont reçu
des antibiotiques.

<footnote n="18">18 Langford BJ. et al., (2021) Antibiotic prescribing in patients with COVID-19: rapid review and meta-analysis, *Clin. Microbiol. Infect.* 27: 520-531.</footnote>

<footnote n="19">19 Zavala-Flores E. et al., (2020) Medicacion prehospitalaria en pacientes hospitalizados por COVID-19 en un hospital publico de Lima-Peru, *Acta. Med. Peru.* 37: 393e5.</footnote>

<footnote n="20">20 Sharifpour E. et al., (2020) Evaluation of bacterial co-infections of the respiratory tract in COVID-19 patients admitted to ICU, BMC. Infect. Dis. 20: 646.</footnote>

<footnote n="21">21 Morens DM. et al., (2008) Predominant role of bacterial pneumonia as a cause of death in pandemic influenza: implications for pandemic influenza preparedness, *J. Infect. Dis.* 198(7):962 70.</footnote>

<footnote n="22">22 Special Report. COVID-19 US Impact on antimicrobial resistance - July 2022.</footnote>
<figure><img src="image_11.png" /></figure>

## LE POINT DE VUE DU DR JEAN CARLET

Jean Carlet est l'ancien président de la World Alliance Against Antibiotic Resistance (WAAAR) qu'il a fondée, et auteur du rapport pour le gouvernement de la situation sur l'antibiorésistance (2015).

**En 2014, le Dr Keiji Fukuda, sous-directeur général de l'OMS déclarait : « Sauf si les nombreux acteurs concernés agissent de manière urgente et coordonnée, le monde se dirige vers une ère postantibiotique dans laquelle des infections courantes et des blessures mineures, traitées pendant des décennies, pourraient tuer à nouveau ».
Partagez-vous cette vision pessimiste ?**

Je serais plus nuancé en parlant plutôt d'un retour à l'ère pré-antibiotique. Je suis bien entendu inquiet, mais dire que « des infections courantes et des blessures mineures, traitées pendant des décennies, pourraient tuer à nouveau » est une exagération. Une blessure mineure, sauf peut-être en temps de guerre, ne nécessite pas d'antibiotiques dans 95 % des cas. Exagérer n'a jamais été une bonne façon de convaincre !

**Vous vous êtes vu confier par le gouvernement français la rédaction d'un rapport<fnref n="23" /> sur la situation de l'antibiorésistance dans notre pays. Dans quelles circonstances ce rapport a-t-il été sollicité ?**

Après un long silence, le problème de l'antibiorésistance a pris de l'ampleur en devenant une priorité de santé publique mondiale. La ministre de la Santé de l'époque, Marisol Touraine, en avait été alertée par de nombreuses personnes et structures, dont la WAAAR (l'Alliance mondiale contre la résistance aux antibiotiques), et avait pris des mesures immédiates, comme mettre en place cette task-force de 40 personnes pour proposer des recommandations afin de réduire la consommation d'antibiotiques.

**Quels sont vos attentes essentielles dans ce domaine ?**

Il faut absolument mobiliser les généralistes. 90 % des antibiotiques sont prescrits en ville. Être capable de différencier virus et bactérie, par des tests rapides, pas trop coûteux et faisables en consultation serait capital. C'est une pratique systématique dans certains pays (dosage de la Protéine C réactive et dosage de la procalcitonine). Les médecins généralistes français n'y sont pas favorables (dosage trop long, 10 à 15 min). De nouveaux tests sont quasiment prêts.

Booster la recherche clinique et fondamentale sur

l'antibiorésistance constitue également un levier important. Marisol Touraine, en particulier grâce aux recommandations de la task-force, avait alors décidé de sanctuariser 20 millions d'euros pour la recherche, sur cette thématique, d'où le programme récent de l'ANR. Il faut impérativement poursuivre ces efforts financiers.

Il faut également aider l'industrie, notamment les start-up, à développer des antibiotiques innovants, tout en trouvant un équilibre entre préserver la protection des nouveaux antibiotiques en limitant les prescriptions et assurer la viabilité financière des entreprises. La recherche et le développement d'autres alternatives et de compléments aux antibiotiques (anticorps monoclonaux, boosters de l'immunité, phages...) doivent aussi être renforcés, tout comme la prévention de la transmission croisée des bactéries entre les personnes, en particulier à l'hôpital, mais aussi en ville (familles, lieux publics, comme toilettes, écoles, etc.). On peut espérer que la pandémie de Covid-19 et l'éducation sur les mesures barrières y ont aider.

> Booster la recherche clinique et fondamentale sur l'antibiorésistance constitue également un levier important.

**Vous avez présidé jusqu'à 2019 la WAAAR<fnref n="24" />, une ONG engagée dans la lutte contre l'antibiorésistance. Quelles sont les missions de cet organisme ?**

La WAAAR a vocation à :

* inciter à une utilisation contrôlée des antibiotiques (approches prudentes, contrôlées et étudiées de l'utilisation des antibiotiques dans les hôpitaux, l'élevage, l'agriculture et les milieux vétérinaires) ;

* informer et sensibiliser le public et les professionnels de la santé sur le bon usage des antibiotiques ;

<footnote n="23">23 https://www.vie-publique.fr/sites/default/files/rapport/pdf/154000669.pdf</footnote>

<footnote n="24">24 https://waaar.org/</footnote>
* prévenir la transmission croisée de MDRO (Multi-Drug Resistant Organisms/organismes résistants à plusieurs antibiotiques), en particulier par l'hygiène des mains, les standards de précaution et les procédures d'isolement, ainsi que par l'élimination progressive des ventes d'antibiotiques sans ordonnance, dans bien des pays ;

* accroître et soutenir les efforts de recherche fondamentale et appliquée en médecine humaine et vétérinaire, ainsi qu'encourager la recherche de médicaments par le développement rapide de nouveaux antibiotiques.

## Vous avez longtemps dirigé un service de soins intensifs. Avez-vous vous-même été confronté à l'émergence de l'antibiorésistance ?

Bien sûr ! J'ai connu il y a trente ans la période des *Staphylococcus aureus* résistants à la méticilline, avec progressivement une très importante décrue, grâce en particulier aux solutés hydroalcooliques. Ensuite est arrivée la période des bactéries productrices de β-lactamases à spectre élargi (BSLE), avec résistance croissante des entérobactéries, tel *E. coli*, aux céphalosporines, et enfin l'installation des carbapénémases, avec de plus en plus de bactéries multirésistantes, comme les *Pseudomonas* et les *Acinetobacter*, fréquentes en service de soins intensifs.

## D'après vous, quelles sont les causes principales de l'antibiorésistance ?

L'agriculture ou l'élevage ne semblent pas être une cause majeure. L'hôpital, bien sûr, pour plein de raisons évidentes, mais aussi la médecine de ville. Il existe des différences considérables entre conti-nents et pays concernant le niveau de résistance aux antibiotiques. Il est très élevé en Asie (en Inde et au Moyen-Orient notamment), en Afrique du Nord ou encore en Grèce. Les causes sont la surconsom-mation des antibiotiques, leur présence dans les éf-fluents et les rivières (contamination par les usines de fabrication...), et la pauvreté des règles d'hy-giène. Les infections graves en réanimation, liées à des bactéries résistantes à tous les antibiotiques « toto-résistantes », très fréquentes dans certains pays, sont encore assez rares en France.

## La pandémie de Covid-19 et les mesures barrières associées peuvent-elles avoir un impact sur l'antibiorésistance ?

On peut espérer que la connaissance des gestes barrières va aider à la compréhension des mesures de prévention de la transmission des bactéries et des virus. On peut aussi craindre un effet négatif et paradoxal, les citoyens étant fatigués de toutes ces mesures et les ayant prises en « grippe ».

## La santé animale, la santé humaine et l'environnement sont étroitement liés. Comment voyez-vous l'antibiorésistance dans le contexte « One Health » ?

Le concept « One health, une seule santé » est de-venu très à la mode, mais reste parfois un peu flou. Il faudrait pouvoir rapidement l'étayer par des pro-grammes et des données précises. Il y a une assez bonne coopération avec les vétérinaires, qui ont été très actifs, et le concept « une seule santé » se conçoit parfaitement sur le sujet de l'antibiorési-tance. Il faut certainement l'étendre à l'environne-ment, ce qui sera plus difficile.

Il est également capital d'inclure la protection des antibiotiques dans le concept très important du « développement durable », très discuté actuel-lement. C'est une action que la WAAAR va mener de façon très active et prioritaire ces prochaines années.

> On peut espérer que la connaissance des gestes barrières va aider à la compréhension des mesures de prévention de la transmission des bactéries et des virus.

## De 2002 à 2007, une campagne de sensibilisation a été lancée par le gouvernement de l'époque. Le slogan « Les antibiotiques, c'est pas automatique » est dans la mémoire de chacun. Avez-vous l'impression que depuis nous avons baissé la garde ?

Non, le gouvernement est beaucoup plus motivé qu'à l'époque. Il comprend une équipe dédiée à la résistance aux antimicrobiens.

La Caisse nationale de l'Assurance maladie, qui avait mis en place la campagne « Les antibiotiques, c'est pas automatique » semble, à l'inverse, moins impliquée actuellement.

## Qu'attendez-vous des financements de l'ANR sur cette thématique ?

De très beaux projets ont été retenus à l'occasion des appels à projets répétés de l'ANR. Il faudrait aussi développer les projets épidémiologiques et translationnels, qui sont très importants et souvent difficiles à défendre face aux projets de recherche fondamentale. Il faut surtout que le financement soit poursuivi sur la durée.
LES APPELS
À PROJETS
DE L'ANR

<figure><img src="image_12.png" /></figure>
Dans le cadre de son plan d'action et de ses différents
appels à projets, l'ANR propose des instruments de
financement ayant chacun ses propres objectifs et
spécificités en termes de soumission, de sélection
et de suivi.

En vue de soutenir la recherche sur la résistance aux
antibiotiques, l'Agence a mis en œuvre un dispositif
de financement avec l'Appel à projets générique

(AAPG), qui finance le plus grand nombre de projets,
les appels à projets internationaux, qu'ils soient
ciblés ou non, et les actions France 2030, dédiées en
totalité ou en partie à l'antibiorésistance (figure 2).

Tour d'horizon de la participation de l'ANR au finan-
cement de la recherche sur la résistance aux anti-
biotiques entre 2011 et 2021.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>**Figure 2 :** Le financement par l'ANR de la recherche sur l'antibiorésistance entre 2011 et 2021</figcaption></figure>
# L'Appel à projets générique (AAPG)

## L'Appel à projets générique soutient majoritairement les projets de recherche non ciblés. Il s'agit du principal outil de financement de l'ANR.

Anciennement appelé programme ou appel Blanc, il devient l'AAPG en 2014. Afin de faciliter l'évaluation des projets, l'AAPG a été découpé en 56 axes de recherche, correspondant chacun à un comité d'évaluation scientifique (CES) dédié. Les projets s'intéressant à la résistance aux antibiotiques sont principalement financés dans les comités 18 (Innovation biomédicale), 35 (Santé-Environnement) et 44 (Biochimie du vivant) [figure 3 et tableau 2]. Les projets financés au sein du CE18 ont pour thématique principale la caractérisation de nouveaux composés pour la résistance aux infections, ainsi que l'identification de nouvelles stratégies pour combattre les bactéries résistantes. Les projets issus du CE35 traitent, quant à eux, principalement sur la transmission de la résistance et l'évolution bactérienne. Enfin, les projets du CE44 portent principalement sur des aspects fondamentaux de la mécanistique bactérienne afin de d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

<caption>**Figure 3 :** Répartition des projets financés entre les différents comités d'évaluation scientifique dans le domaine de la résistance aux antibiotiques</caption>

La période considérée est 2018-2021, intervalle pendant lequel le périmètre des comités est resté stable. Le nombre de projets financés sur cette période est indiqué à côté du nom de chaque comité.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>**Tableau 2 :** Intitulé des différents comités d'évaluation scientifique au sein desquels ont été financés les projets AAPG portant sur l'antibiorésistance entre 2018 et 2021</figcaption></figure>

<table><thead><tr><td>Comité d'évaluation scientifique</td><td>Intitulé des comités</td></tr></thead><tbody><tr><td>CE02</td><td>Terre vivante</td></tr><tr><td>CE03</td><td>Interactions homme-environnement</td></tr><tr><td>CE07</td><td>Chimie moléculaire et procédés associés pour une chimie durable</td></tr><tr><td>CE08</td><td>Matériaux métalliques et inorganiques et procédés associés</td></tr><tr><td>CE09</td><td>Nanomatériaux et nanotechnologies pour les produits du futur</td></tr><tr><td>CE11</td><td>Caractérisation des structures et relations structure-fonctions des macromolécules biologiques</td></tr><tr><td>CE12</td><td>Génétique, génomique et ARN</td></tr><tr><td>CE13</td><td>Biologie cellulaire, biologie du développement et de l'évolution</td></tr><tr><td>CE14</td><td>Physiologie et physiopathologie</td></tr><tr><td>CE15</td><td>Immunologie, Infectiologie et Inflammation</td></tr><tr><td>CE17</td><td>Recherche translationnelle en santé</td></tr><tr><td>CE18</td><td>Innovation biomédicale</td></tr><tr><td>CE19</td><td>Technologies pour la santé</td></tr><tr><td>CE20</td><td>Biologie des animaux, des organismes photosynthétiques et des micro-organismes</td></tr><tr><td>CE22</td><td>Sociétés urbaines, territoires, constructions et mobilité</td></tr><tr><td>CE34</td><td>Contaminants, écosystèmes et santé</td></tr><tr><td>CE35</td><td>Santé-Environnement : environnement, agents pathogènes et maladies infectieuses émergentes et réémergentes, adaptations et résistance aux antimicrobiens.</td></tr><tr><td>CE36</td><td>Santé publique</td></tr><tr><td>CE42</td><td>Capteurs, instrumentation</td></tr><tr><td>CE43</td><td>Bioéconomie : chimie, biotechnologie, procédés et approches système, de la biomasse aux usages</td></tr><tr><td>CE44</td><td>Biochimie et chimie du vivant</td></tr><tr><td>CE45</td><td>Mathématique, informatique, automatique, traitement du signal pour répondre aux défis de la biologie et de la santé</td></tr></tbody></table>
De 2014 à 2021, l'AAPG dispose de quatre instruments de financement ayant chacun ses spécificités en termes de modalités de soumission et d'évaluation. Ces différents instruments permettent de financer soit des projets de recherche individuelle portés par des jeunes chercheuses ou des jeunes chercheurs (JCJC), soit des projets de recherche collaboratifs dans un contexte national (PRC) ou international bi-

latéral (PRCI), soit des projets de recherche collaborative entre entités publiques et privées (PRCE). Les PRCI et PRCE font chacun l'objet d'un développement ultérieur. Entre 2011 et 2013 le programme Blanc ne contenait pas ces instruments et le financement des jeunes chercheuses ou des jeunes chercheurs était réalisé via un programme spécifique.

## 10 ans de financement de la recherche sur l'antibiorésistance par l'AAPG

Entre 2011 et 2021, 199 projets (hors PRCI) ont été financés sur le thème de l'antibiorésistance, soit un engagement financier de 85 millions d'euros de la part

de l'ANR sur le programme Blanc (2011-2013) et l'AAPG (2014-2021).

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 4 : Évolution annuelle du nombre de projets financés sur le programme Blanc et l'AAPG entre 2011 et 2021</figcaption></figure>

À partir de 2014, année de création de l'AAPG, une augmentation du nombre de projets consacrés à l'antibiorésistance est observée. Cela peut s'expliquer à la fois par la hausse constante du budget d'intervention de l'ANR, passé de moins de 600 millions d'euros en 2014 à plus de 1,19 milliard d'euros en 2021, mais également par une prise de conscience nationale, européenne et mondiale, de l'urgence de lutter contre l'antibiorésistance.

Comme pour la majorité des thématiques, l'antibiorésistance est principalement financée grâce à l'outil de financement PRC. De 2014 à 2021, 11 projets PRCE ont été financés. À partir de 2018, une nette augmentation du nombre de projets JCJC financés est observée (figure 4). Globalement, la répartition du financement entre les différents instruments de financement est cohérente avec la répartition observée globalement en Biologie-Santé.
## 2019-2020 : l'antibiorésistance, priorité stratégique

La France reconnaît, en 2019, la nécessité de mener à bien une politique de recherche plus ambitieuse dans le domaine de la résistance aux antimicrobiens (AMR). En plus des actions déjà mises en place, comme la JPIAMR, l'ANR lance en 2019-2020 deux appels bilatéraux franco-allemands sur cette thématique<fnref n="25" />, ainsi qu'un financement dédié supplémentaire au sein de l'AAPG. Le Plan prioritaire de recherche, lancé en janvier 2020, poursuit ces actions spécifiques sur une période de dix ans.

Ainsi, grâce à cette priorité stratégique, une enveloppe dédiée d'environ 3 millions d'euros, venant en supplément de la dotation annuelle de l'ANR, a permis le financement de 14 projets supplémentaires<fnref n="26" /> relevant de cette thématique dans le cadre de l'AAPG 2019-2020 (annexe 1). Il est important de noter que cette priorité inclut la résistance à d'autres antimicrobiens comme les antiparasitaires et antifongiques (un projet portant sur la résistance aux antifongiques a d'ailleurs été financé sur cette priorité<fnref n="27" /> <fnref n="28" />).

<table><caption>Tableau 3 : Comités d'évaluation de l'AAPG concernés par la priorité stratégique de l'État « résistance aux antimicrobiens » en 2019 et 2020</caption><thead><tr><td>Comité d'évaluation scientifique</td><td>Intitulé des comités</td></tr></thead><tbody><tr><td>CE07</td><td>Chimie moléculaire et procédés associés pour une chimie durable</td></tr><tr><td>CE11</td><td>Caractérisation des structures et relations structure-fonctions des macromolécules biologiques</td></tr><tr><td>CE12</td><td>Génétique, génomique et ARN</td></tr><tr><td>CE13</td><td>Biologie cellulaire, biologie du développement et de l'évolution</td></tr><tr><td>CE15</td><td>Immunologie, Infectiologie et Inflammation</td></tr><tr><td>CE16</td><td>Neurosciences moléculaires et cellulaires - Neurobiologie du développement</td></tr><tr><td>CE17</td><td>Recherche translationnelle en santé</td></tr><tr><td>CE18</td><td>Innovation biomédicale</td></tr><tr><td>CE19</td><td>Technologies pour la santé</td></tr><tr><td>CE34</td><td>Contaminants, écosystèmes et santé</td></tr><tr><td>CE35</td><td>Santé-environnement : environnement, agents pathogènes et maladies infectieuses émergentes et ré-émergentes, adaptations et résistance aux antimicrobiens</td></tr><tr><td>CE36</td><td>Santé publique</td></tr><tr><td>CE44</td><td>Biochimie et chimie du vivant</td></tr><tr><td>CE45</td><td>Mathématiques et sciences du numérique pour la biologie et la santé</td></tr></tbody></table>

La priorité se décline dans différents comités scientifiques de l'AAPG (tableau 3). Son effet est bien visible, avec la hausse du nombre de projets financés sur les années 2019-2020 (respectivement 27 et 28 projets financés) par rapport à 2018 (22 projets) dans les comités concernés (figure 5).

En 2021, un programme prioritaire de recherche (PPR) sur la résistance aux antibiotiques est lancé dans le cadre de France 2030²⁹. La thématique relevant désormais d'un appel à projets spécifique, la priorité n'est plus intégrée à l'AAPG. L'augmentation du budget de l'AAPG en 2021 (+53,2 %) permet de compenser l'arrêt de l'enveloppe budgétaire dédiée à la priorité. Ainsi, le nombre de projets financés dans cette thématique reste stable entre les années 2019-2020 et l'année 2021 même si le nombre de projets déposés diminue. Cela peut être la conséquence de la pandémie de Covid-19 apparue en 2020 et qui a mobilisé de nombreuses équipes de recherche dans le domaine des maladies infectieuses.

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 5 : Nombre de projets financés dans la thématique « résistance aux antibiotiques » au sein des CES concernés par la priorité stratégique</figcaption></figure>

<footnote n="25">25 Voir page 26.</footnote>

<footnote n="26">26 Projets classés A/A+ présents sur listes complémentaires.</footnote>

<footnote n="27">27 Projet CRYPERS financé en 2020 dans le CE37.</footnote>

<footnote n="28">28 Les analyses menées dans le reste de ce cahier portent exclusivement sur les projets liés à la résistance aux antibiotiques.</footnote>

<footnote n="29">29 Voir page 34.</footnote>
# L'initiative de programmation conjointe sur la résistance aux antimicrobiens (JPIAMR)

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

jpiamr

## Un alignement européen des politiques de recherche

En 2008, la Commission européenne propose la création d'initiatives de programmation conjointe (Joint Programming Initiative - JPI) pour coordonner, à l'échelle européenne, la réponse des chercheurs face aux grands défis sociétaux. La résistance aux antimicrobiens (AMR) et le spectre d'une impasse thérapeutique pour soigner les maladies infec-tieuses à l'orée de 2050 font partie des dix grands défis sociétaux retenus. De 2011 à 2021, la JPIAMR<fnref n="30" /> se focalise uniquement sur la résistance aux antibio-tiques en raison de l'urgence de la situation.

En 2014, un premier agenda stratégique de re-cherche<fnref n="31" /> définit les besoins de recherche dans six grands domaines : la thérapeutique, le diagnostic, la surveillance, la transmission, les interventions et l'environnement. Cet agenda développe une vision « One Health » de la recherche dans le domaine de la résistance aux antibiotiques. Cette approche intégrée de la recherche vise à mieux prendre en compte l'interdépendance entre l'utilisation des antimicrobiens en santé humaine, en santé animale (animaux de compagnie, d'élevage et sauvages), en agriculture, et leur accumulation dans l'environnement. En 2019, afin de mieux prendre en compte les défis de l'innovation dans la lutte contre la rési-s-tance aux antimicrobiens, l'agenda stratégique est révisé<fnref n="32" />. En dix ans, au gré des feuilles de route et des plans d'actions successifs, la JPIAMR a ainsi financé plus de 137 projets de recherche et réseaux trans-

nationaux à hauteur de plus de 125 millions d'euros. L'approche « One Health » a notamment été forma-lisée par la création d'un appel à projets commun avec les JPI Water et Ocean, et des réunions d'ali-gnement communes avec d'autres programmes ac-tifs dans le domaine, comme l'European Joint Pro-gramme (EJP) One Heath.

Au 1er janvier 2022, la JPIAMR, coordonnée par la Suède, compte 29 pays membres<fnref n="33" /> dont la majorité des pays européens, et également d'autres pays, comme l'Afrique du Sud, l'Argentine, le Canada, le Chili, la Corée du Sud, l'Inde et le Japon. Des ap-pels conjoints ont également été lancés avec l'In-ternational Center for Antimicrobial Resistance So-lution (ICARS), la Swedish International Development Agency (SIDA) et l'International Development Re-search Center (IDRC) pour encourager la recherche dans les pays à revenus faibles et intermédiaires.

Le travail accompli dans l'alignement des politiques de recherche entrepris par la JPIAMR a été salué et repris par de nombreuses institutions<fnref n="34" />, dont l'OMS dans son plan d'action global sur le thème de la résistance aux antimicrobiens<fnref n="35" /> et le Conseil euro-péen. De la même manière, la JPIAMR a été incluse, en 2017, dans le Plan d'action européen contre la ré-sistance aux antimicrobiens<fnref n="36" /> comme un instrument permettant de stimuler la recherche et l'innovation dans le domaine AMR.

<footnote n="30">30 Joint Programming Initiative on AntiMicrobial Resistance https://www.jpiamr.eu/</footnote>

<footnote n="31">31 SRA : Strategic Research Agenda.</footnote>

<footnote n="32">32 SRIA : Strategic Research and Innovation Agenda.</footnote>

<footnote n="33">33 Afrique du Sud, Allemagne, Argentine, Belgique, Canada, Chili, Corée du Sud, Danemark, Egypte, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Inde, Irlande, Israël, Italie, Japon, Moldavie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, République tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Suède, Suisse, Turquie.</footnote>

<footnote n="34">34 https://www.consilium.europa.eu/en/press/press-releases/2016/06/17/epsco-conclusions-antimicrobial-resistance/</footnote>

<footnote n="35">35 https://www.who.int/fr/publications-detail/9789241509763</footnote>

<footnote n="36">36 https://ec.europa.eu/health/sites/default/files/antimicrobial_resistance/docs/amr_2017_action-plan.pdf</footnote>
## Un engagement important de la communauté scientifique française

La France, via l'engagement financier de l'ANR, a participé à 12 des 13 appels lancés par la JPIAMR de 2014 à 2021, permettant ainsi aux chercheurs et chercheuses français de mener des projets de recherche transnationaux ou de coordonner des réseaux de recherche au niveau mondial (figure 6). Ainsi, la France est présente dans 40 projets de recherche collaboratifs sur les 99 financés (annexe 5). De plus 6 réseaux de recherche, sur les 38 financés par la JPIAMR, sont coordonnés par des scientifiques français. Le budget total de la France au cours des huit dernières années s'élève à plus de 11 millions d'euros. 54 équipes françaises ont ainsi été financées avec un budget moyen par équipe de 200 000 euros (figure 7). Ces projets de recherche ont permis aux équipes françaises de collaborer

avec 156 équipes de recherche étrangères réparties dans 36 pays localisés en Afrique, Amérique, Asie et Europe (figure 8). Les projets financés dans le cadre de la JPIAMR sont en général translationnels avec un but clairement établi d'appui aux politiques publiques (peu de projets mécanistiques, figure 9). Les projets et réseaux financés portent un intérêt à la santé humaine dans 80 % des cas, tandis que 43 % s'intéressent au phénomène de l'antibiorésistance dans le règne animal (bétail, vie sauvage, animaux de compagnie) et 43 % considèrent l'accumulation de souches bactériennes porteuses de résistance dans l'environnement. 43% des projets et réseaux financés utilisent une approche « One Health » (minimum deux dimensions « One Health » traitées) [figure 10].

<caption>Figure 6 : Frise chronologique des appels lancés par la JPIAMR (2014-2022)</caption>

Pour chaque appel, l'axe thématique de recherche est indiqué.

L'ANR finance uniquement les partenaires français des projets sélectionnés. Les partenaires étrangers sont financés par les organismes de financement des pays partenaires. Les deux appels lancés en 2020 sur les polluants aquatiques ont été financés sur le budget 2021.

<table><thead><tr><th>2014</th><th>2015</th><th>2016</th><th>2017</th><th>2018</th><th>2019</th><th>2020</th><th>2021</th><th>2022</th></tr></thead><tbody><tr><td><strong>Appel à projets</strong><br>Thérapeutiques<br>7 projets financés<br>par la JPIAMR<br>4 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Thérapeutiques<br>3 projets financés<br>par la JPIAMR<br>3 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Transmission<br>Environnement<br>19 projets financés<br>par la JPIAMR<br>7 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Tous thèmes<br>10 projets financés<br>par la JPIAMR<br>La France ne participe pas<br>à cet appel.</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Thérapeutique<br>10 projets financés<br>par la JPIAMR<br>6 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Diagnostic<br>et surveillance<br>12 projets financés<br>par la JPIAMR<br>6 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appels à projets</strong><br>Polluants<br>aquatiques<br>18 projets financés<br>par la JPIAMR<br>6 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Interventions<br>Transmission<br>Environnement<br>19 projets financés<br>par la JPIAMR<br>1 projet financé<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à projets</strong><br>Thérapeutiques</td></tr><tr><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Tous thèmes<br>13 projets financés<br>par la JPIAMR<br>2 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Tous thèmes<br>8 projets financés<br>par la JPIAMR<br>1 projet financé<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Surveillance<br>10 projets financés<br>par la JPIAMR<br>2 projets financés<br>par l'ANR</td><td><strong>Appels à réseaux</strong><br>Tous thèmes<br>8 projets financés<br>par la JPIAMR<br>1 projet financé<br>par l'ANR</td><td><strong>Appels à réseaux</strong><br>Tous thèmes<br>7 projets financés<br>par la JPIAMR<br>1 projet financé<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Polluants<br>aquatiques<br>1 projet financé<br>par la JPIAMR<br>1 projet financé<br>par l'ANR</td><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Diagnostic<br>et surveillance</td><td><strong>Appel à réseaux</strong><br>Diagnostic<br>et surveillance</td></tr></tbody></table>
**Figure 7 :** Partenaires français financés dans le cadre des appels à projets lancés par la JPIAMR

A : localisation géographique des partenaires français : le diamètre du cercle est proportionnel aux nombres de partenaires

B : tutelle gestionnaire des partenaires français

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

**Figure 8 :** Localisation géographique des partenaires étrangers ayant collaboré avec une équipe française dans le cadre des appels à projets lancés par la JPIAMR

L'intensité de la coloration reflète le nombre de collaborations (plus la couleur est intense, plus un grand nombre de partenaires sont localisés dans ce pays). Sur les 156 partenaires étrangers, seuls 10 partenaires ont collaboré aux projets financés sur fonds propres (3 équipes au Royaume-Uni, 2 en Suisse, et 1 en Allemagne, Canada, États-Unis, Italie et Suède). L'ensemble des autres partenaires étrangers ont bénéficié d'un financement, soit par l'intermédiaire de leur agence nationale, soit par le biais d'une agence permettant le financement de projets de recherche dans les pays à revenus limités.

<figure><img src="image_19.png" /></figure>
<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>**Figure 10 :** Nombre de dimensions « One Health » (santé humaine, animale, environnement) abordées dans les projets et réseaux financés par l'ANR dans le cadre de la JPIAMR</figcaption></figure>

## Une coordination accrue et un spectre d'actions plus large grâce à la création d'un partenariat européen à l'orée de 2025

Si l'effort de recherche entrepris est conséquent et a mené à de nombreuses publications et brevets au cours des années passées, il doit être poursuivi et amplifié au cours des années futures. Pour cette raison, de nombreux états membres, dont la France, ont soutenu la création en 2025 d'un partenariat européen dans le domaine de la résistance aux antimicrobiens (Partnership One Health AMR) au sein du nouveau programme-cadre Horizon Europe. L'ANR coordonne la rédaction de l'agenda stratégique de recherche et d'innovation du futur partenariat, ainsi que la construction de la feuille de route et du plan d'action. L'actualisation de l'agenda stratégique, coordonnée avec l'OMS, qui révise également son propre agenda dans le domaine, portera notamment sur :

* le renforcement de l'approche « One Health ». Le pilier « environnement » de l'agenda stratégique de la JPIAMR disparaîtra au profit d'une intégration complète de l'environnement et de la santé animale dans les questions de santé publique. Cette consolidation est également soutenue par la France à l'échelle nationale (feuille de route interministérielle dans la lutte contre la résistance aux antimicrobiens<fnref n="37" /> en cours d'actualisation) ;

* l'élargissement des antibiotiques aux autres antimicrobiens. Si l'agenda stratégique de 2014 actualisé en 2016 portait majoritairement sur la résistance aux antibiotiques, une révision de l'agenda en 2021 a déjà permis d'intégrer la résistance aux

antifongiques dans le plan d'action de la JPIAMR. Une réflexion est également en cours pour savoir si la résistance aux antiparasitaires et aux antiviraux doit y être intégrée (besoin de financement dans ce domaine ? Préexistence de stratégies transnationales ? Similitude des mécanismes de résistance ? Ou des systèmes de surveillance ?) ;

* une meilleure approche globale de la recherche dans ce domaine en intégrant les problématiques sociétales, sociologiques et économiques dans chacun des piliers de recherche ;

* un renforcement de l'alignement des efforts de recherche avec les actions européennes et mondiales dans ce domaine : Organisation mondiale de la santé (OMS), Organisation mondiale de la santé animale (OIE/WOAH), Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), l'Action conjointe sur la résistance aux antibiotiques et des infections associées aux soins (I'EU-JAMRAI), le Partenariat Global dans la Recherche et le Développement dans le domaine Antibiotique (GARDP), l'accélérateur biopharmaceutique de lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques (CARB-X), Welcome Trust, l'association pour le traitement et les soins des enfants atteints du sida ou d'autres maladies infectieuses (PENTA), l'Agence européenne de santé publique (EPHA), et les futurs partenariats sur la santé animale et sur la préparation face aux nouveaux risques épidémiques.

<footnote n="37">³⁷ https://solidarites-sante.gouv.fr/IMG/pdf/feuille_de route_antibioresistance_nov_2016.pdf</footnote>
# Le programme franco-allemand sur la résistance aux antimicrobiens

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

MINISTÈRE
DE L'ENSEIGNEMENT
SUPÉRIEUR
ET DE LA RECHERCHE

Liberté
Égalité
Fraternité

<figure><img src="image_22.png" /></figure>

Bundesministerium
für Bildung
und Forschung

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

À l'occasion du 6ᵉ Forum de la coopération franco-allemande en recherche, le 19 juin 2018 à Berlin, les représentants des deux pays ont fait une déclaration d'intention commune concernant leur engagement fort dans la lutte contre la résistance aux antimicrobiens :

> « La France et l'Allemagne soutiennent conjointement les initiatives internationales, comme celles menées dans le cadre de l'Organisation mondiale de la santé et du G7/G20, pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens à l'échelle planétaire dans une approche "One Health". En outre, les deux pays disposent de l'expertise et des ressources nécessaires pour cibler la résistance aux antimicrobiens à travers des collaborations de recherche bilatérales. Les deux parties mettront chacune 7 millions d'euros à disposition pour des projets de recherche bilatéraux sur la base de deux appels à propositions conjoints. »

Sur la base de cette déclaration, deux appels à projets ont été organisés par le ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (MESR) représenté par l'ANR et par son partenaire, le ministère allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF). Chaque projet éligible à un financement devait être coordonné de manière binationale et devait démontrer de façon convaincante le bénéfice supplémentaire de cette coopération franco-allemande.

Les thèmes prioritaires pour les deux appels ont été identifiés par des comités d'experts franco-allemands en fonction des atouts respectifs des deux pays dans le domaine de la résistance aux antimicrobiens. Tandis que la première édition, en 2019, portait sur la résistance aux antibiotiques chez les bactéries résistantes de la liste « priorité 1 : critique » des agents pathogènes prioritaires publiée par l'OMS et sur la résistance aux antifongiques, la seconde en 2020 portait sur une approche « One Health ».

En total, 17 projets ont été financés avec un budget ANR total de 6,7 millions d'euros (le budget du BMBF était de 79 millions d'euros) [annexe 6]. Le taux de sélection de 25,4 % et le taux d'aide allouée par l'ANR était de 27,9 %. Concernant les thèmes de recherche financés en 2019, 4 projets portaient sur les antibactériens avec de nouveaux modes d'action, 1 projet portait sur les stratégies de prévention et de traitement basées sur le microbiote, 2 projets portaient sur l'émergence, la dissémination et le fardeau de la résistance et 1 projet avait pour objet la résistance aux antifongiques. En 2020, 7 projets portaient sur les bactéries résistantes aux antibiotiques colonisant les humains et les animaux de ferme et 2 projets avaient pour objet la résistance antimicrobienne dans les réservoirs environnementaux.
# Les autres opportunités de collaboration internationale

Si l'ANR finance uniquement les partenaires français<fnref n="38" />, elle offre de nombreuses possibilités de financement pour les collaborations internationales s'intéressant à l'antibiorésistance. En dehors de la

JPIAMR et de l'appel bilatéral franco-allemand, l'ANR propose d'autres instruments de financement pour contribuer au financement des collaborations internationales.

## Les projets de recherche collaboratifs internationaux (PRCI) bilatéraux

Dans le cadre de l'AAPG, l'ANR encourage le développement de projets collaboratifs avec un partenaire étranger qui peut être, suivant les accords bilatéraux en cours, sur fonds propres (2011 à 2015), ou financés par une agence de financement étrangère (2014 à 2022). Depuis 2016, la définition des projets de recherche collaborative internationale (PRCI) a été restreinte aux collaborations bilatérales qui sont établies entre au moins un organisme éligible au financement de l'ANR, et au moins un partenaire étranger<fnref n="39" />. En 2022, les pays concernés par ces accords bilatéraux internationaux sont l'Allemagne, l'Autriche, le Brésil, le Canada-Québec, les États-Unis, Hong Kong, le Luxembourg, la Suisse et Taïwan<fnref n="40" />.

Suivant les termes de l'accord bilatéral en vigueur, les PRCI peuvent être évalués conjointement par les deux agences de financement ou par une seule. Lorsque l'ANR est en charge de l'évaluation, une année sur deux, les PRCI sont évalués conjointement aux autres projets déposés durant la deuxième étape de l'Appel à projets générique.

Depuis 2016, l'instrument de financement PRCI a ainsi permis le financement de 6 projets en lien avec l'antibiorésistance pour un budget total de plus de 1,8 million d'euros (le budget moyen par équipe française s'élève à 263 000 euros) [анnexe 4]. Dans la thématique antibiorésistance, ces collaborations ont impliqué l'Allemagne (67 %) et l'Autriche (33 %). Les PRCI financés s'intéressent essentiellement à de nouvelles approches pour lutter contre l'antibiorésistance (figure 11).

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 11: Thématiques abordées dans les PRCI en lien avec l'antibiorésistance depuis 2016</figcaption></figure>

<footnote n="38">38 Organismes de recherche ayant leur établissement principal en France ou entreprise (au sens européen) ayant leur siège social réel au sein d'un État de l'Union européenne et disposant d'un établissement ou d'une succursale en France.</footnote>

<footnote n="39">39 Eligible au financement par une agence étrangère qui a signé un accord bilatéral avec l'ANR.</footnote>

<footnote n="40">40 La liste des pays concernés par les accords bilatéraux est révisée chaque année. Certains accords restreignent le champ scientifique des collaborations possibles.</footnote>
## Montage de réseaux scientifiques européens ou internationaux (MRSEI)

Le programme MRSEI a été créé pour donner les moyens aux scientifiques travaillant dans des laboratoires français de déposer, en tant que coordinateur ou coordinatrice, un projet de recherche lors d'appels collaboratifs européens (Horizon 2020, Horizon Europe) ou internationaux, et de leur donner ainsi la possibilité de développer des projets interdisciplinaires ambitieux et de renforcer leur visibilité au niveau international. L'évaluation des propositions est réalisée au fil de l'eau (plusieurs vagues par an), l'aide reçue (30 000 euros maximum sur deux ans) finance les actions permettant d'élaborer ou de renforcer le réseau scientifique pour aider le coordinateur ou la coordinatrice à monter le projet européen ou international.

Cet instrument de financement a permis de financer 8 réseaux internationaux dans le domaine de l'antibiorésistance, pour un budget total de 235 000 euros (annexe 7). Les projets financés se répartissent de manière homogène dans les trois thématiques de recherche (figure 12).

4 des 8 réseaux financés par l'outil MRSEI ont reçu un financement européen par la suite (taux de succès 50 %). Parmi ceux-ci, 2 projets (FAIR et IL12 for HAP) visent à développer de nouvelles approches thérapeutiques via la stimulation du système immunitaire de l'hôte. Chaque projet a bénéficié d'un financement européen d'environ 10 millions d'euros dont environ 5 millions d'euros à destination des équipes françaises impliquées dans chacun des projets. Le projet MOOD vise à renforcer la surveillance de l'AMR en s'appuyant sur la collecte et l'analyse de données. Le projet a bénéficié d'une enveloppe européenne de presque 14 millions d'euros dont plus de 5 millions d'euros à

destination des équipes françaises impliquées dans le projet. Enfin, le réseau MED.VET.EJP a contribué à préparer le montage du programme conjoint européen (EJP) « One Health », coordonné par l'Anses. L'EJP One Health bénéficie d'un cofinancement de la Commission européenne à hauteur de 44 millions d'euros. Ces « success stories » illustrent parfaitement l'effet levier des appels MRSEI.

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>**Figure 12 :** Thématiques abordées dans les réseaux MRSEI en lien avec l'antibiorésistance</figcaption></figure>

## Les projets de recherche internationaux multilatéraux

Les European Research Area Nets (ERA-NETs), créés par le programme cadre FP7 de l'Union européenne (2007-2013) et poursuivis dans le programme-cadre suivant Horizon 2020 (2014-2020), ont permis le lancement d'appels à projets internationaux. Pour pouvoir candidater, les chercheurs doivent réunir un consortium comptant au moins trois partenaires travaillant dans trois pays différents, dont au moins deux de l'Union européenne ou associés à l'Union européenne<fnref n="41" />. Dans ces appels, les projets soumis sont évalués par un unique comité d'évaluation international. Les recommandations de ce panel d'experts sont reconnues par l'ensemble des organismes de financement participant à l'appel. À l'issue de la sélection, ces derniers financent les par-

tenaires des projets sélectionnés travaillant dans leur pays. Certains appels bénéficient en plus d'un cofinancement de la Commission européenne.

En tout, 18 projets de recherche internationaux multilatéraux sur l'antibiorésistance ont été financés durant la période 2011-2021 (annexe 8). Ces 18 projets s'additionnent aux 46 projets et réseaux internationaux financés par les 3 ERA-NETs « labellisés » JPIAMR (JPI-EC-AMR, JPIAMR-ACTION et AQUATIC POLLUTANTS). Les ERA-NETs (hors JPIAMR) ayant permis le financement de projets internationaux sur l'antibiorésistance sont les suivants :

* Infect-ERA<fnref n="42" /> : lancé en 2013 et dédié aux maladies infectieuses chez l'humain.

* Anihwa<fnref n="43" /> : lancé en 2012 et dédié à la santé et au

<footnote n="41">41 https://s3platform.jrc.ec.europa.eu/documents/20125/242632/Ukraine%20H2020-hi-list-ac_en.pdf/9d196d4e-02c8-ad03-6855-49af5a7f4aa?version=1.1&t=1619515706173</footnote>

<footnote n="42">42 http://www.infect-era.eu/</footnote>

<footnote n="43">43 https://www.anihwa.eu/</footnote>
bien-être animal (animaux d'élevage, incluant les poissons et les abeilles).

* ICRAD<fnref n="44" /> : lancé en 2019 et dédié aux maladies infectieuses chez les animaux.

* EuroNanoMed⁴⁵ : trois ERA-NETs consécutifs (2009-2011 ; 2012-2016 ; 2017-2022) dédiés à la nanomédecine.

* IC4WATER et WaterWork : deux ERA-NETs « labellisés » JPIA Water⁴⁶, une initiative de programmation conjointe sur l'eau.

* BiodivERsA⁴⁷ : trois ERA-NETs consécutifs (2005-2010 ; 2010-2014 ; 2015-2022) dédiés à la biodiversité.

Le financement des projets internationaux multilatéraux (hors JPIAMR) s'élève à près de 3,8 millions d'euros sur la période 2011-2021, avec un budget moyen de 130 000 euros alloué par équipe.

Ces projets ont permis aux 29 équipes françaises financées de collaborer avec 68 équipes de recherche réparties sur 4 continents (figure 13).

**Figure 13 :** Localisation géographique des partenaires étrangers ayant collaboré avec une équipe française dans le cadre des appels à projets multilatéraux (hors JPIAMR)

L'intensité de la coloration reflète le nombre de collaborations (plus la couleur est intense, plus un grand nombre de partenaires sont localisés dans ce pays).

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

<footnote n="44">44 https://www.icrad.eu/
45 https://euronanomed.net/
46 http://www.waterjpi.eu/
47 https://www.biodiversa.org/</footnote>
<caption>**Figure 14 :** Thématiques abordées par les projets internationaux multilatéraux en lien avec l'antibiorésistance</caption>

Comme pour les projets financés par la JPIAMR, ceux financés par les programmes de financement européens sont en général translationnels avec un objectif d'appui aux politiques publiques (peu de projets mécanistiques).

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Près d'un quart des projets financés (22 %) adoptent une approche « One Health » (au moins deux com-partiments « One Health » abordés dans le pro-jet). 66 % des projets financés incluent un volet en

recherche humaine, tandis que 44 % des projets in-tègrent la thématique santé animale et 28 % des projets financés s'intéressent au rôle de l'environne-ment dans la diffusion de l'antibiorésistance.

# Les appels dédiés au renforcement des partenariats public-privé

Depuis 2005, l'ANR participe au renforcement des partenariats entre laboratoires de recherche publics et privés au travers de différents appels à projets spécifiques et programmes dédiés. 26 projets portant sur l'antibiorésistance ont ainsi été financés depuis 2011 (annexes 3 et 9).

Au sein même de l'AAPG, l'instrument de financement PRCE est dédié aux collaborations scientifiques entre au moins un laboratoire de recherche public et un partenaire privé produisant des travaux de recherche et développement. Ces projets visent à obtenir des résultats de recherche qui seront profitables aux deux parties, en permettant à la fois aux partenaires

académiques d'aborder différemment de nouvelles questions de recherche et aux entreprises d'accé-der à une recherche publique du meilleur niveau. Entre 2014 et 2021, 11 PRCE portant sur la résis-tance aux antibiotiques ont été financés par l'ANR (annexe 3). Parmi ces projets, un peu plus d'un tiers a été sélectionné dans les comités Innovation biomé-dicale (CE18) et Technologie pour la santé (CE19). Les PRCE sont particulièrement adaptés à ces deux co-mités d'évaluation scientifique prenant en compte les applications des recherches proposées et leur possible valorisation.

Avant l'apparition de l'AAPG, en 2014, les thématiques de ces deux comités relevaient d'appels spécifiques
dédiés, le programme Recherches Partenariales et Innovation Biomédicale (RPIB), d'une part, et l'appel Technologie pour la Santé et l'autonomie (TecSan), d'autre part.

Le programme RPIB soutenait des projets de recherches biologique et biomédicale dans le but de valoriser les résultats de la recherche publique et de promouvoir leur transfert vers des applications industrielles dans le domaine de la santé. Les projets financés devaient s'inscrire dans au moins une des thématiques suivantes : « Produits thérapeutiques et vaccins », « Outils et produits de diagnostic », « Outils technologiques pour la recherche et la production de biomolécules ». Deux projets relevant de l'antibiorésistance ont été financés en 2011 grâce à cet appel, Septiscreen et MRSA-VAC.

L'appel à projets Technologies pour la Santé (TecSan) avait pour objectif de promouvoir, dans le domaine de la santé et de l'autonomie, les applications de technologies innovantes ayant un fort potentiel de valorisation, au travers de projets de recherche appliquée permettant l'élaboration de concepts innovants et de sauts technologiques importants. Un projet de développement d'outil diagnostic lié à la lutte contre l'antibiorésistance a notamment été financé en 2013 dans le cadre de cet appel<fnref n="48" />.

TecSan s'inscrit dans la continuité de l'appel Emergence-TEC, lancé par l'ANR pour soutenir l'émer-

gence et la maturation des projets de technologies pour la santé. Cet appel s'adressait exclusivement aux laboratoires académiques avant tout partenariat industriel. Les projets soutenus étaient innovants, à fort potentiel de valorisation et les premières phases de validation des hypothèses avaient déjà été réalisées. 2 projets relevant de la lutte contre l'antibiorésistance ont été financés dans le cadre de ces appels en 2011 et 2012.

Parmi d'autres appels dédiés aux partenariats public-privé, les appels ASTRID et ASTRID Maturation soutiennent des projets de recherche innovants répondant à des thématiques intéressantes pour le ministère des Armées et aux retombées bénéfiques dans les domaines civil et mi-

litaire. Les projets issus de ces appels, financés par l'Agence de l'innovation de défense (AID) et mis en œuvre par l'ANR, ont permis de soutenir 10 projets de recherche entre 2012 et 2021.

Le programme LabCom, créé en 2014, a pour objectif d'inciter les acteurs de la recherche académique à créer des partenariats structurés à travers la co-construction de « Laboratoires Communs » avec des entreprises privées (ETI et PME en particulier). Deux LabComs portent sur la résistance aux antibiotiques, LUMINT<fnref n="49" /> et AlgaHealth, financés respectivement en 2015 et en 2018.

33 partenariats public-privé, tous programmes confondus, portent sur la résistance aux antibiotiques (annexe 10). 73 % des entreprises ont reçu un financement de la part de l'ANR, les autres ayant participé sur fonds propres. Il est à noter que les catégories les plus représentées sont les TPE (très petites entreprises) et les PME démontrant le rôle clé de leur entreprise dans le domaine de la résistance aux antibiotiques. Parmi les partenaires industriels, SANOFI apparaît deux fois dans le programme RPIB. ELVESYS, une PME spécialisée en microfluidique apparaît également deux fois sur des programmes différents, ASTRID Maturation et l'AAPG.

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

<footnote n="48">48 Voir le projet ReSynPlex portant sur la détection et la caractérisation multiplexée des pathogènes associés aux syndromes respiratoires, p 48.</footnote>

<footnote n="49">49 Voir page 44.</footnote>
<figure><img src="image_29.png" /></figure>

# Le programme prioritaire de recherche (PPR)

Le rapport réalisé à la suite du groupe de travail présidé par les Dr Jean Carlet et Pierre Le Coz a permis de faire des propositions pour traiter du sujet de l'antibiorésistance à l'échelle nationale. Ce rapport, remis en juin 2015 à Marisol Touraine, ministre des Affaires sociales, de la Santé et des Droits des femmes, servit de base pour le travail du

comité interministériel pour la santé qui s'est réuni en novembre 2016. Parmi les recommandations retenues, figure la création d'un programme prioritaire de recherche (PPR) doté de 40 millions d'euros sur 10 ans financé dans le cadre du Programme d'investissements d'avenir intégré dans France 2030 (figure 15).

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Figure 15 : Chronologie des événements depuis la déclaration de l'OMS</figcaption></figure>

Le pilotage scientifique du PPR a été confié à l'Inserm, sous la direction de Marie-Paule Kiény. Évelyne Jouvin-Marche en assure la coordination scientifique (figure 16). Le texte du programme, élaboré en sep-

tembre 2019, a été validé par le comité de pilotage interministériel⁵⁰ du PPR. L'ANR, opérateur de France 2030 dans le champ de l'enseignement supérieur et de la recherche, est en charge de la gestion du PPR.

<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Figure 16 : Chronologie des évènements depuis le lancement du PPR Antibiorésistance</figcaption></figure>

50 Le comité de pilotage est composé du ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation, du ministère des Solidarités et de la Santé, du ministère de la Transition écologique et solidaire et du ministère de l'Agriculture et de l'Alimentation.
Le budget du PPR est réparti entre le financement de projets scientifiques sélectionnés dans le cadre d'un appel à projets (25 millions d'euros), la mise en place de quatre plateformes<sup>51</sup> (5 millions d'euros), la coordination d'un réseau de recherche avec des pays à ressources limitées (1 millions d'euros) et la création de quatre chaires séniors (4 millions d'euros) et de 7 chaires junior (3,5 millions d'euros) [figure 17]. L'Inserm a assuré la mise en place des plateformes et

du réseau avec les pays à ressources limitées, ainsi que la première partie de la sélection des candidats aux chaires (à partir des CV). L'ANR a mis en œuvre les processus de sélection des projets dans le cadre de l'appel à projets et la deuxième étape de sélection des chaires. L'Agence est également en charge de la contractualisation, du suivi financier et scientifique des projets.

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Figure 17 : Répartition du budget du PPR</figcaption></figure>

Le PPR sur l'antibiorésistance repose sur quatre piliers interdisciplinaires et interconnectés :

Défi #1

Dynamiques et contrôle
de l'émergence, de
la transmission et de
la dissémination de
l'antibiorésistance

Défi #2

Optimisation de l'usage
des antibiotiques en
médecine humaine et
vétérinaire

Défi #3

Déterminants individuels,
ethnologiques
et sociologiques,
économiques, politiques
et culturels de
l'antibiorésistance

Défi #4

Innovation
thérapeutique

<footnote n="51">51 Plateforme de base de données microbiologique multi-omique ; pôle de données de santé ; métaréseau professionnel ; réseau d'analyse des discours, pratiques et usages liés aux antibiotiques et à la résistance aux antimicrobiens.</footnote>
Figure 18 : Chronologie de l'appel à projets lancé dans le cadre du PPR Antibiorésistance

L'appel à projets s'est déroulé en trois grandes étapes :

* l'appel à manifestation d'intérêt (131 propositions reçues), suivi d'un colloque permettant d'envisager la formation de consortiums ;

* la présélection (72 propositions reçues);

* le grand oral (20 coordinateurs entendus).

L'appel à projets

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

11 projets ont été classés A+ par le jury à l'issue du processus d'évaluation (figure 18) et proposés pour un financement (annexe 11). Les coordinateurs et coordinatrices ont été informés le 16 février 2021 de la décision finale. Le taux de succès global fut de 15,3 %. 3 projets sont d'une durée de 48 mois, 4 d'une durée de 60 mois et 4 d'une durée de 72 mois. Les

projets sélectionnés couvrent l'ensemble des défis attendus. Au cours du deuxième semestre de 2021, des réunions de lancement rassemblant les représentants de l'ANR, les membres des consortiums et les gestionnaires des différents organismes partenaires ont ete organisées par les coordinateurs et coordinatrices.

Chaires junior et senior

Dans le cadre du PPR, des chaires interdisciplinaires junior et senior seront financées pour renforcer la recherche française sur la résistance aux antibiotiques. L'appel devrait permettre le recrutement de chercheurs dont l'expertise favorisera le développement d'investigations d'excellence dans ce domaine. Les chaires junior sont ouvertes sans condition de nationalité, ou de statut, pour des jeunes chercheurs et jeunes chercheuses ayant entre trois et dix ans d'expérience professionnelle après obtention de leur doctorat. Les chaires senior sont ouvertes à tous les scientifiques ayant une expérience professionnelle d'au moins dix ans après obtention du doctorat. Les

projets pourront démarrer dès le 1er trimestre de 2023 pour une durée allant de 18 à 60 mois pour les postes seniors et de 48 à 60 mois pour les postes junior.

La première étape de sélection des candidats à partir de leur CV a été menée par l'Inserm, 18 candidatures sur 24 ont été retenues pour les chaires junior et 3 sur 11 pour les chaires senior. La deuxième étape de sélection est gérée par l'ANR. In fine, seuls 14 candidats ont déposé un dossier. Le jury s'est réuni le 19 octobre 2022, les résultats devraient être connus en novembre après validation par les autorités ministérielles.
# Les laboratoires d'excellence (LabEx)

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

L'ambition affichée des LabEx est d'augmenter l'excellence et l'originalité scientifiques, le transfert des connaissances et, par là même, la visibilité internationale de la recherche française, tout en entraînant dans cette dynamique d'autres laboratoires nationaux ; de garantir l'excellence des cursus et de jouer un rôle moteur dans les formations de niveau master et doctorat ; de s'inscrire dans la stratégie de leurs établissements de tutelle et de renforcer la dynamique des sites concernés. Le financement des LabEx entre dans le cadre du premier Programme d'investissement d'avenir (PIA 1). La durée initiale des LabEx était de huit à neuf années. Le succès de cette action du PIA 1 intégré dans France 2030 est attesté par la reconduction du financement de la majorité des projets après avis d'un jury international en 2018 et/ou par l'obtention d'un label Initiatives d'excellence (IDEX) ou I-SITE par leur établissement universitaire de tutelle pour plusieurs d'entre eux. Les LabEx ayant des thématiques de recherche très larges, leurs priorités scientifiques dépassent bien entendu un domaine de recherche restreint comme l'antibiorésistance. Parmi les LabEx financés, 18 ont inclus l'antibiorésistance parmi leurs objectifs de recherche (annexe 12). La majorité d'entre eux s'inscrivent dans la thématique Biologie-Santé, les projets en infectiologie et en neurosciences y étant les mieux représentés. Globalement, les publications impliquant au moins une équipe labellisée « LabEx » regroupent 65 % des 137 articles qui ont été colligés sur la résistance aux antibiotiques dans la base de données de l'ANR<fnref n="52" />.

Un rôle prépondérant, par le nombre de publications et de collaborations, est tenu par le LabEx IBEID<fnref n="53" />. Un des 4 programmes de IBEID, « Explorer la diversité/ complexité microbienne, détecter les émergences », traite en particulier de l'antibiorésistance. Deux autres LabEx présentaient un axe de recherche sur les résistances aux traitements médicamenteux et ont, de ce fait, conduit plusieurs projets de recherche sur l'antibiorésistance : LERMIT<fnref n="54" />, dont les

thématiques sont maintenant incluses dans le projet scientifique de l'IDEX PSL et ECOFECT<fnref n="55" />, dont le programme de recherche se perpétue en partie sous la forme du projet INFECTIOTRON financé en 2021 par France 2030⁵⁶. Deux tiers des publications sur l'antibiorésistance faisant référence à l'action LabEx émanent d'IBEID, LERMIT ou ECOFECT (figure 19). Il faut également noter l'implication d'IBEID et d'ECOFECT dans le développement, en France, de l'approche « One Health », avec l'idée sous-jacente développée par le LabEx ECOFECT qu'appliquer les concepts et la méthodologie de l'écologie communautaire aux problèmes de résistance aux antimicrobiens permet de mieux prendre en compte la complexité de ce phénomène.

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Figure 19 : Répartition des publications sur la thématique « antibiorésistance » faisant référence à un projet LabEx</figcaption></figure>

<footnote n="52">52 La base de données des publications faisant état d'un financement France 2030 qui a été établie par l'ANR comptabilise 61 432 articles de 2011 à 2020. La sélection des publications ayant trait à la résistance aux antibiotiques a été réalisée à l'aide des mots-clés suivants : « antibioresistant, antibioresistance, antibiotic resistance, cephalosporin resistance, penicillin resistance, fluoroquinolone resistance, aminoglycoside resistance, methicillin resistance, colistin resistance, monobactam resistance, trimethoprim resistance, sulfamethoxazole resistance ».</footnote>

<footnote n="53">53 https://research.pasteur.fr/fr/program_project/integrative-biology-of-emerging-infectious-diseases/</footnote>

<footnote n="54">54 http://labex-lermit.fr/fr/recherche/thematiques</footnote>

<footnote n="55">55 https://ecofect.universite-lyon.fr/</footnote>

<footnote n="56">56 Dans le cadre de l'action Equipements Structurants pour la Recherche (ESR/EquipEx+).</footnote>
<figure><img src="image_36.png" /></figure>

# Les autres actions de France 2030 impliquées dans la recherche sur l'antibiorésistance

* **Les instituts de recherche technologique (IRT)**, au travers de partenariats stratégiques public-privé en matière de recherche, de formation et d'innovation, ont pour objectif de renforcer les écosystèmes constitués par les pôles de compétitivité, permettant ainsi à la France d'atteindre l'excellence dans des secteurs clés d'avenir et de se doter de filières économiques parmi les plus compétitives au niveau mondial, afin de créer de la valeur et de l'emploi. En Biologie-Santé, l'IRT BIOASTER, principalement localisé à Lyon, concerne la microbiologie et les maladies infectieuses. Il est doté d'un financement France 2030 de 128,1 M€ sur une durée de treize ans (2012-2025). Prenant en compte dans sa démarche scientifique, comme ECOFECT ou IBEID, l'approche « One Health », BIOASTER a participé depuis sa création à la recherche sur l'antibiorésistance<fnref n="57" /> <fnref n="58" />.

* **IHU et RHU** : La mission des IHU (instituts hospitalo-universitaires) est de développer, dans leur domaine thématique, des compétences et une capacité de recherche de niveau mondial, incluant une infrastructure de recherche clinique et une infrastructure de recherche translationnelle ouvertes aux projets émanant de partenaires publics ou privés, d'origine nationale ou internationale. Parmi les IHU, Méditerranée Infection répond aux thématiques de microbiologie et d'infectiologie. À ce titre, cet institut est un contributeur important dans le domaine de l'antibiorésistance, le nombre des publications de l'IHU sur ce thème représentant 1/6e du total des publications sur l'antibiorésistance colligées dans la base de données ANR (figure 20). En complément du rôle structurant des IHU, l'action RHU (Recherche hospitalo-universitaire en santé) vise à soutenir des projets de recherche translationnelle en santé ou de recherche clinique de grande envergure. L'un des projets sélectionnés, IdBIORIV<fnref n="59" />, est fortement impliqué dans l'étude de l'antibiorésistance. Son objectif est de développer

un outil de diagnostic du sepsis permettant, en moins de 60 minutes, l'identification du pathogène, la caractérisation de son profil de résistance aux antibiotiques et de son niveau de virulence.

* **Plusieurs autres projets**<fnref n="60" /> France 2030 ont publié dans le domaine de l'antibiorésistance sans que cette thématique soit au cœur de la stratégie et/ou de la valorisation de ces projets (figure 20).

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Figure 20 : Répartition des publications faisant état d'une subvention France 2030 et issues des projets listés dans l'annexe 14</figcaption></figure>

<footnote n="57">57 https://www.bioaster.org/fields-of-applications/antimicrobials/</footnote>

<footnote n="58">58 L'annexe 13 résume les projets ayant trait à cette thématique, portés par BIOASTER avec un partenariat industriel ou académique.</footnote>

<footnote n="59">59 https://idbioriv.com/</footnote>

<footnote n="60">60 L'ensemble des actions distinctes des LabEx, IDEX et des IRT qui ont contribué à l'étude de la résistance aux antibiotiques sont présentées dans l'annexe 14.</footnote>
PUBLICATIONS
SCIENTIFIQUES

<figure><img src="image_38.png" /></figure>
Au cours de cette étude, 835 articles et revues portant sur l'antibiorésistance et ayant mentionné l'ANR<fnref n="61" /> (figure 21) ont été identifiés pour la période 2011-2021. Sur ces 835 publications, 421 ont pu être formellement rattachées aux projets retenus dans ce cahier grâce à la présence du code de financement ANR. La recherche a été effectuée sur HAL et sur Web of Science via les codes de financement ANR des projets retenus d'une part, et par l'utilisation de

mots-clés d'autre part (tableau 4). Les mots-clés ont permis d'identifier les projets sur la thématique, puis un filtre a été appliqué pour ne conserver que les publications mentionnant l'ANR comme financeur. Les données ont ensuite été combinées.

Les analyses ci-après ont été réalisées sur la base de ces 835 publications.

<table><caption>**Tableau 4 :** Mots-clés utilisés pour identifier les publications ayant trait à l'antibiorésistance</caption><thead><tr><th>Mots-clés en français</th><th>Mots-clés en anglais</th></tr></thead><tbody><tr><td>Antibioresistant</td><td>Antibioresistant</td></tr><tr><td>Resistance aux antibiotiques</td><td>Antibiotic resistance</td></tr><tr><td>Resistance</td><td>Resistance</td></tr><tr><td>Cephalosporine*</td><td>Cephalosporin</td></tr><tr><td>Penicilline*</td><td>Penicillin</td></tr><tr><td>Fluoroquinolone*</td><td>Fluoroquinolone</td></tr><tr><td>Aminoglycoside*</td><td>Aminoglycoside</td></tr><tr><td>Methicillin*</td><td>Methicillin</td></tr><tr><td>Colistine*</td><td>Colistin</td></tr><tr><td>Monobactame*</td><td>Monobactam</td></tr><tr><td>Trimethoprim*</td><td>Trimethoprim</td></tr><tr><td>Sulfamethoxazole*</td><td>Sulfamethoxazole</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>**Figure 21 :** Répartition annuelle des publications identifiées dans cette étude</figcaption></figure>

Sur la période étudiée, le nombre de publications progresse parallèlement à l'augmentation du nombre de projets financés par l'ANR sur la résistance aux antibiotiques. La baisse observée du

nombre de publications relevant de l'antibiorésistance en 2020 s'explique probablement par la crise du Covid-19 (figure 21).

<footnote>* Ces mots-clés ont été systématiquement combinés au mot-clé « résistance ».</footnote>

<footnote n="61">61 Soit juste avec « ANR » ou « Agence nationale de la recherche » ou bien le code projet dans les sources de financement ou dans les remerciements.</footnote>
<table><caption>**Tableau 5 :** L'analyse des journaux dans lesquels ont été publiés les articles et revues relevant de l'antibiorésistance montre que la plupart des publications proviennent à la fois de journaux spécialisés dans la microbiologie/agents antimicrobiens et de journaux plus généralistes</caption><thead><tr><td>Journal</td><td>Nombre de publications</td></tr></thead><tbody><tr><td>FRONTIERS IN MICROBIOLOGY</td><td>48</td></tr><tr><td>ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY</td><td>32</td></tr><tr><td>SCIENTIFIC REPORTS</td><td>29</td></tr><tr><td>NATURE COMMUNICATIONS</td><td>26</td></tr><tr><td>PLOS ONE</td><td>25</td></tr><tr><td>MBIO</td><td>21</td></tr><tr><td>JOURNAL OF ANTIMICROBIAL CHEMOTHERAPY</td><td>18</td></tr><tr><td>MOLECULAR MICROBIOLOGY</td><td>18</td></tr><tr><td>NUCLEIC ACIDS RESEARCH</td><td>18</td></tr><tr><td>ANTIBIOTICS-BASEL</td><td>16</td></tr></tbody></table>

L'analyse des publications issues des projets financés montre que celles-ci concernent d'abord la microbiologie, puis la biochimie, la biologie moléculaire ainsi que la pharmacologie (tableau 5). Cette répartition s'explique par le profil des projets financés par l'ANR (notamment par l'AAPG), qui sont en général fondamentaux. Peu de publications sont orientées

vers la médecine ou les essais cliniques, ces domaines étant généralement couverts par d'autres types de financement en France. Un nombre non négligeable de publications s'intéresse à l'aspect environnemental de la résistance aux antibiotiques, une thématique de plus en plus répandue parmi les projets financés (figure 22).

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>**Figure 22 :** Principaux domaines scientifiques décrits par le Web of Science, associés aux publications de l'étude. Une même publication peut se trouver dans plusieurs catégories</figcaption></figure>

Même si l'ANR offre un soutien financier aux seules équipes françaises, les scientifiques français travaillant sur la résistance aux antibiotiques collaborent de manière importante avec leurs homologues étrangers, comme l'indique l'origine géographique des signataires des publications. Chercheurs et chercheuses français ont ainsi collaboré avec des scientifiques travaillant dans 90 pays, au premier rang desquels figurent les États-Unis, l'Allemagne et

le Royaume-Uni (figure 23), pays considérés comme premiers partenaires des chercheurs français et où le financement de la recherche est généralement bien doté. La collaboration avec l'Allemagne a par ailleurs été stimulée par la mise en place d'un appel bilatéral spécifique sur l'antibiorésistance en 2019 et 2020, et par l'accord bilatéral récurrent entre les deux pays lors de l'AAPG. En dehors de ces trois pays, les collaborations avec d'autres pays européens restent
importantes et sont également facilitées par la mise en place d'accords bilatéraux (notamment avec le FNS Suisse) ou de programmes internationaux comme la JPIAMR, coordonnée par la Suède (voir les sections précédentes pour plus d'informations sur ces programmes). Il est également intéressant de noter que les scientifiques français travaillent également avec des pays aux ressources limitées,

notamment ceux où les échanges et les coopéra-
tions scientifiques sont facilités (Algérie, Tunisie, Li-
ban) et ceux pour lesquels le taux d'incidence de la
résistance aux antibiotiques est élevé (Inde, Chine).
Enfin, le réseau international des Instituts Pasteur,
présent dans 25 pays et sur tous les continents, fa-
vorise également les collaborations internationales
dans cette thématique.

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Figure 24 : Principaux cofinanceurs (hors ANR) des projets cités dans les publications de l'étude</figcaption></figure>

<figure><img src="image_42.png" /></figure>

En plus de l'ANR, la Commission européenne appa-
raît comme le principal cofinanceur des projets fi-
nancés par l'ANR, suivi par le CNRS, la FRM et l'Inserm
(figure 24). On retrouve également des agences
américaines ou allemandes parmi les cofinanceurs,

ce qui s'explique par la forte synergie avec les États-
Unis ou l'Allemagne. On observe également une
bonne implication des régions françaises (Provence-
Alpes-Côte d'Azur et Hauts-de-France) parmi les
cofinanceurs.
PANORAMA
DES PROJETS
SCIENTIFIQUES
FINANCÉS

<table><tr><td>Diagnostic et surveillance</td><td>42</td></tr><tr><td>Mécanismes de résistance et de transmission</td><td>51</td></tr><tr><td>Molécules thérapeutiques et nouvelles approches</td><td>64</td></tr><tr><td>France 2030</td><td>78</td></tr></table>

L'Agence nationale de la recherche (ANR) remercie les
coordinateurs et les coordinatrices de projets qui ont fourni
les informations pour la réalisation des fiches projets illustrant
ce panorama.

Le choix des projets proposés repose sur l'évaluation de leur
impact tant sur la production scientifique ou l'obtention de
brevets que sur les politiques de santé publique ou la carrière
des scientifiques financés. Cette sélection témoigne également
de la diversité des instruments de financement mobilisés
pour la recherche sur la résistance aux antibiotiques.
Diagnostic
et surveillance

<table><tr><td>BEAM Alliance</td><td>43</td></tr><tr><td>LUMINT</td><td>44</td></tr><tr><td>NETESE</td><td>45</td></tr><tr><td>PathoTOP</td><td>46</td></tr><tr><td>PrediRes</td><td>47</td></tr><tr><td>ReSynPlex</td><td>48</td></tr><tr><td>SpARK</td><td>49</td></tr><tr><td>VetCAST</td><td>50</td></tr></table>
# BEAM Alliance

## Biotech companies from Europe innovating in Anti-Microbial resistance research

### Rappel des objectifs

L'émergence de bactéries multirésistantes représente un risque croissant pour la santé publique mondiale. Ce risque, qui pourrait conduire à une nouvelle pandémie, est reconnu par de nombreux gouvernements. Le développement de nouveaux antibiotiques et de thérapies alternatives est urgent pour faire face à cette menace, mais l'innovation est freinée par une importante défaillance de marché.

C'est pourquoi les grandes entreprises pharmaceutiques désertent peu à peu le secteur, laissant les petites et moyennes entreprises (PME) globalement seules à la manœuvre. Et ces dernières peinent à lever les fonds nécessaires auprès de leurs investisseurs habituels, qui ne voient pas de perspectives économiques suffisantes au vu des risques techniques encourus.

De nouvelles politiques d'incitations à la recherche et développement (R&D) sont donc nécessaires pour redynamiser le développement d'un portefeuille de produits antimicrobiens innovants.

Le groupe de travail BEAM Alliance, qui réunit 49 PME issues de 12 pays européens et impliquées dans le développement de produits innovants pour combattre la résistance antimicrobienne chez l'humain et au-delà, a ainsi été créé. Son objectif est de produire un document de synthèse détaillant des pistes de mécanismes incentiveurs efficaces pour soutenir les PME.

BEAM Alliance permet d'analyser et de soutenir les politiques et les incitations en matière de R&D antimicrobienne qui ont été recommandées par des groupes d'experts tels que l'AMR Review et DRIVE-AB. Pour cela, le groupe de travail collabore avec les organisations à l'origine de ces recommandations et celles en charge de les appliquer, comme la DG SANTÉ de la Commission européenne.

### Résultats majeurs

La méthodologie mise en place consiste à réunir, au sein des PME du groupe de travail, les principaux cadres ayant une expérience remarquable dans la R&D, l'entrepreneuriat, le développement pharmaceutique et l'accès au marché. Cette communauté a fourni un travail d'intelligence collective qui a permis de faire émerger les questions et les recommandations des PME en matière d'innovation en antibiorésistance. Trois réunions plénières ont notamment permis de structurer les grandes lignes de notre réflexion commune.

Le groupe de travail a également interagi avec les principales parties prenantes (DRIVE AB, EMA, EUCAST, DG SANTÉ et DG RTD, OMS, IACG, Wellcome Trust) et soutenu des initiatives nationales en fournissant du contenu et en participant à des réunions en Suisse, en France ou aux Pays-Bas.

Afin de fournir un cadre juridique pérenne à ce groupe de travail, la BEAM Alliance a été structurée en une association (loi 1901). Près de six ans après sa création, la BEAM Alliance est plus que jamais active, avec 67 membres issus de 16 pays d'Europe, démontrant la pertinence d'un tel rassemblement. Le cœur du travail de BEAM Alliance reste principalement les mesures d'incitations réglementaires et économiques pour favoriser le développement des produits innovants en antibiorésistance.

BEAM Alliance a également établi la liste des produits développés par ses membres, y compris les produits au stade du développement préclinique. Ce portefeuille est depuis régulièrement mis à jour et disponible sur le site web de l'association (https://beam-alliance.eu/pipeline/). Il permet de démontrer la richesse de l'innovation soutenue par les PME et apporte des données tangibles aux décideurs politiques pour leur permettre de mieux appréhender la taille et la valeur de l'écosystème d'innovation européen.

### Production scientifique et valorisation

BEAM Alliance a produit et publié un document de synthèse qui résume les problèmes des PME et leurs besoins, en termes de critères d'évaluation de la R&D (des stades précoces aux phases cliniques sans oublier les voies réglementaires) et de conception des modèles d'affaires (qui sont imprévisibles, tant sur les aspects de R&D que de marché). Le document fournit ainsi dix recommandations à destination des décideurs politiques, qui sont autant de pistes pour stimuler l'innovation en antibiorésistance.

Le projet BEAM Alliance est un projet de recherche collaborative - international.

Le projet a commencé en janvier 2017 et a duré 12 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 49 998 euros.

### PARTENAIRES

Holger Schmoll, AiCuris

Nicholas Benedict, Allecra

Marc Lemonnier, Antabio

Eszter Nagy, Arsanis Biosciences

Deborah O'Neil, Novabiotics

Neil Murray, Redx Pharma

### COORDINATRICE

Florence Séjourné

florence.sejourne@davolterra.com

BEAM ALLIANCE

Biotech companies from Europe innovating
in Anti-Microbial resistance.

© BEAM Alliance

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

BEAM
ALLIANCE
# LUMINT

## LUtte contre les Maladies Infectieuses Nouvelles Technologies

### Rappel des objectifs

Dans un contexte d'augmentation de la mortalité due au dévlopement de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques, il est critique de développer des systèmes d'identification de pathogènes rapides et fiables. Ces systèmes d'identification ra pide sont au cœur de la lutte contre l'antibiorésistance, un fléau en continuelle hausse à d'ici 2050, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) estime que l'antibiorésistance sera la première cause de mortalité dans le monde, avec 10 millions de morts chaque an née. La technique de référence actuelle pour l'identification des pathogènes est la spectrométrie de masse complétée par des tests de susceptibilité aux antibiotiques. La principale limite de la spectrométrie de masse est son caractère destructeur : la colonie analysée ne peut pas être réutilisée pour le test de susceptibilité aux antibiotiques.

eLe projet ANR LabCom LUMINT a pour objectif de développer un nouveau système d'identification des bactéries fondé sur la technologie de diffusion élastique de la lumière et associé à de l'intelligence artificielle. Le projet a nécessité le développement d'un automate, l'acquisition d'une base de données sur des souches de laboratoire, le développement des méthodes et d'algorithmes de classification des images pour l'identification des espèces de pathogènes. L'ambition du projet était de révolutionner les pratiques des laboratoires de microbiologie en permettant une analyse plus rapide

### Résultats majeurs

Le projet LUMINT a permis :

- d'identifier une architecture système innovante qui a été protégée par deux brevets. Cette architecture est compatible avec tout type de milieux (opaques ou transparents) et permet une identification des pathogènes sur des colonies ayant 24 heures d'incubation (colonies dont la taille peut varier entre 500 microns et 4 mm);

- de démontrer la faisabilité de l'approche en concevant un premier banc optique V1 fonctionnel et en développant un ensemble d'algorithmes de classification et de calcul de descripteurs spécifiquement adaptés et optimisés pour le traitement des images de diffraction générées par le banc optique. Ce banc a été éprouvé sur une première base de données sur échantillons biologiques standardisés incluant dix espèces bactériennes ;

- de concevoir et de tester un instrument V2 semi-automatisé, sur la base du prototype V1. L'automatisation permet l'utilisation du prototype par des personnels non spécialistes de l'instrument et permet ainsi de préfigurer un prototype fonctionnel installable en laboratoire clinique. Ce second prototype a également été validé sur une base de données de référence incluant dix espèces

bactériennes standards - plus ou moins éloignées d'un point de vue phylogénique, avec optimisation du couple descripteurs-classifieurs permettant l'analyse des images acquises.

Nous avons donc répondu aux objectifs initiaux du projet, qui étaient de développer une nouvelle solution d'identification par diffraction pour tout type de milieux nutritifs (opaques ou transparents).

### Production scientifique et valorisation

Le projet ANR LUMINT a permis de déposer deux brevets :

- Procédé d'observation d'un objet, FR1663396

- Procédé d'observation d'un objet, FR1663397

Le projet ANR LUMINT a été poursuivi dans le cadre d'un projet européen EIT-HEALTH Lumint@clinics, associant le CEA, I2A et deux partenaires hospitaliers : AP-HP (Hôpital européen Georges-Pompidou, Paris), UZGENT (Laboratoire de microbiologie de l'hôpital universitaire de Gent, Belgique). Le projet a permis l'acquisition de deux bases de données cliniques sur les vingt espèces bactériennes les plus fréquemment rencontrées dans ces deux laboratoires de microbiologie hospitaliers. Ce projet Lumint@Clinics a été essentiel pour se confronter à des échantillons réels de patients présentant une variabilité biologique bien plus grande que des souches bactériennes de référence de laboratoire.

Pour des raisons de confidentialité et de stratégie pour i2A, aucune communication n'a été réalisée pendant le laboratoire commun et nous avons attendu la fin du projet Lumint@Clinics pour communiquer conjointement à l'oral lors de la conférence ECCMID 2021 : Nondestructive optical identification of pathogens on agar through laser backscattering, 29e European Congress of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ECCMID 2021), Vienne, Autriche.

La société i2a souhaite amener le produit à un niveau industriel.

Le projet LUMINT est un LabCom.

Le projet a commencé en février 2016 et a duré 36 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 300 000 euros.

### PARTENAIRES

Alexandre Thermet (Coordinateur), CEA - LETI

Société i2a

### CONTACT

Olivier Fuchs

olivier.fuchs@cea.fr

CEA - LETI

À gauche : Exemples d'images de diffraction générées par le banc V2 en semi-automatique obtenues sur différentes colonies bactériennes.

À droite : Banc V2 semi-automatisé.

© CEA

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

<figure><img src="image_45.png" /></figure>
# NETESE

## Network for Enhancing Tricycle ESBL Surveillance Efficiency

### Rappel des objectifs

La résistance aux antibiotiques est un problème de santé publique majeur, qui touche particulièrement les pays à faibles et moyens revenus. Il est important de mesurer cette résistance de manière homogène entre les pays, afin de disposer d'indicateurs qui pourront permettre de juger de l'efficacité d'une intervention. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) a ainsi proposé un protocole simple appelé « Tricycle », qui permet de mesurer la prévalence d'une bactérie résistante (Escherichia coli producteur de β-lactamases à spectre étendu BLSE) dans les secteurs humain, animal et environnemental. L'objectif du réseau NETESE était de mettre en relation des équipes qui avaient effectué une première campagne Tricycle et d'autres qui souhaitaient le faire.

- la pérennisation des fonds ;

- l'accès aux réactifs ;

- l'inclusion des femmes enceintes dans certains pays.

Ce réseau a permis de faciliter la mise en place et l'application du protocole de surveillance de la résistance aux antibiotiques dans les pays à faibles et moyens revenus.

### Production scientifique et valorisation

Deux comptes-rendus de réunions ont été produits. Un article est en cours de rédaction.

### Résultats majeurs

Nous avons tenu notre réunion de démarrage les 3 et 4 juillet 2019 à Paris, et notre réunion de clôture à Bruxelles les 29 et 30 mars 2022. Entretemps, nous avons tenu sept téléconférences.

Les résultats majeurs obtenus sont :

- le « service après-vente » sur le protocole, en cela que le réseau incluait les personnes directement impliquées dans sa conception, ainsi que les responsables du programme à l'OMS ;

- la tenue de réunions régulières permettait un point d'avancement pour chaque pays ;

- nouvelles opportunités : le réseau était un lieu d'échanges incluant des bailleurs (comme le Fleming Fund et la fondation Mérieux) qui finançaient ces programmes. Des équipes de NETESE ont également intégré des consortia d'autres projets de recherche (comme le projet TRIUMPH, financé par la JPIAMR, et qui accueille différents membres de NETESE) ;

- l'identification de leaders dans les pays à faibles et moyens revenus, qui pourront être sollicités pour d'autres projets liés à l'antibiorésistance.

Les difficultés mises en évidence concernent :

- la nécessité de faire communiquer les acteurs des trois secteurs (humain, vétérinaire, environnement) ;

Le projet NETESE est un projet de recherche collaborative international.

Le projet a commencé en avril 2019 et a duré 36 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 100 000 euros.

### PARTENAIRESS

Antoine Andremont et Laurence Armand, Université de Paris

Suraya bt Amir Husin, Ministry of Health, Malaisie

Valérie Gbonon M Bengue, Institut Pasteur de Côte d'Ivoire

Jan Jacobs, Institute of Tropical Medicine Antwerp, Belgique

Berthe-Noëlle Miwanda, Institut National de Recherche Biomédicale,

République démocratique du Congo

Abdoul-Salam Ouedraogo, CHU Souro Sanou, Burkina Faso

Nelly Puspandari, National Institute of Health Research and Development,

Indonésie

Bissoume Sambe, Pasteur Institute Dakar, Sénégal

Luc Samison, University of Antananarivo, Madagascar

Heike Schmitt, National Institute for Public Health and the Environment,

Pays-Bas

Olivier Vandenberg, Université Libre de Bruxelles, Belgique

Jaap Wagenaar, University of Utrecht, Pays-Bas

François Xavier Mbopi Keou, University of Yaounde, Cameroun

### COORDINATEUR

Étienne Ruppé

étienne.ruppe@Inserm.fr

Centre de recherche Infection, Antimicrobiens, Modélisation, Évolution

Photo de la réunion de lancement du projet, Paris, jeudi 4 juillet 2019.

© IAME

<figure><img src="image_46.png" /></figure>
# PathoTOP

## Identification rapide de pathogènes bactériens par protéomique top-down en contexte clinique

### Rappel des objectifs

Ces dix dernières années, la spectrométrie de masse (MS) a révolu-
tionné la microbiologie clinique par son utilisation en routine dans
les hôpitaux pour l'identification rapide des bactéries.

L'approche classique utilisée est basée sur de simples mesures de
masse des protéines issues des colonies bactériennes par MAL-
DI-TOF MS, et la comparaison des profils expérimentaux obtenus
avec des profils de référence. Bien que très utile dans un grand
nombre de cas, cette approche présente cependant des limita-
tions importantes. Certaines bactéries restent difficiles à identifier,
d'autres, qui sont très proches, sont difficilement différentiables et,
enfin, la résistance et la virulence de certaines souches ne peuvent
être caractérisées, ce qui limite la prise en charge thérapeutique
des patients à l'hôpital. Dans ce contexte, l'objectif du projet Pa-
thoTOP était de montrer que la protéomique top-down, basée sur
l'analyse de protéines intactes par spectrométrie de masse à très
haute résolution (LC-MS/MS) est une alternative intéressante per-
mettant d'aller au-delà de certaines de ces limitations. L'objectif,
à plus long terme, est que cette approche innovante puisse venir
en complément des approches plus classiques et permettre une
meilleure prise en charge des patients à l'hôpital, notamment en
cas d'infection grave.

### Résultats majeurs

Nous avons tout d'abord optimisé toutes les étapes de notre pipeline d'analyse protéomique top-down, de la préparation des échantillons (lysats bactériens) à l'analyse bioinformatique des données de spectrométrie de masse. Nous avons utilisé *E. coli* comme modèle, mais avons veillé à ce que notre protocole de préparation d'échantillon soit utilisable pour un grand nombre de bactéries différentes, à Gram négatif comme positif. Nous l'avons ensuite appliqué à l'analyse de trois familles d'entérobactéries (*E. coli*, *Shigella* et *Salmonella*). Les résultats obtenus montrent que notre approche permet d'identifier un très grand nombre de protéoformes différentes pour chaque famille d'entérobactéries. En effet, plusieurs milliers sont obtenus pour chaque bactérie, ce qui représente l'analyse la plus exhaustive réalisée à ce jour. Certaines protéoformes sont très proches les unes des autres et seule l'approche top-down permet de les différencier. Pour analyser nos données, nous avons mis au point un logiciel qui permet de traiter les fichiers bruts de spectres MS et MS/MS top-down à haut débit sans utiliser de banque de données (DiagnoTop). De manière importante, la comparaison des protéoformes obtenues pour les différentes familles d'entérobactéries montre clairement qu'elles peuvent être différenciées, alors que les approches classiques par MALDI-TOF ne le permettent pas. Ces résultats sont très encourageants et sont actuellement étendus à d'autres bactéries, notamment des souches virulentes/résistantes de Staphylocoques dorés.

### Production scientifique et valorisation

#### Publications

Le pipeline d'analyse top-down a été publié dans *Journal of Proteome Research*, qui fait référence dans le domaine de l'analyse protéomique.

Dupré M. et al., (2021) Optimization of a Top-Down Proteomics Platform for Closely Related Pathogenic Bacterial Discrimination, *J. Proteome Res.* 20(1): 202-211.

Pour l'analyse des données, un logiciel appelé DiagnoTOP a été
mis au point, basé sur deux étapes : la première vise à créer une
base de connaissance (Knowledge Base) comprenant des clusters
de spectres MS/MS représentatifs de chacune des souches étu-
diées. Lors de la seconde étape, toutes les KBs obtenus pour les
différentes souches sont comparées et une visualisation par Multi
Dimension Scaling (MDS) est réalisée.

En savoir plus :

Borges Lima D. et al. (2021) DiagnoTop: A Computational Pipeline for Discriminating Bacterial Pathogens without Database Search, *Journal of the American Society for Mass Spectrometry*.

#### Communications

Ces résultats ont également été présentés au cours de congrès nationaux et internationaux, dans le cadre de conférences orales ou invitées.

ASMS Top-down proteomics virtual workshop, 2020

Brazilian Conference of Mass Spectrometry, 2018, Rio de Janeiro
(Brésil)

Isolated Biomolecules Biomolecular Interactions, 2018, Texel (Pays-Bas)

Annual meeting of the Swiss Group of Mass Spectrometry Beatenberg, 2017 (Suisse)

Le projet PathoTOP est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en octobre 2015 et a duré 48 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 697 581 euros.

#### PARTENAIRES

Isabelle Podglajen, Hôpital européen Georges-Pompidou

Claire Poyart, Institut Cochin

Dominique Clermont, Institut Pasteur

Patrick Trieu-Cuot, Institut Pasteur

Marie-Cécile Ploy, Hôpital Dupuytren, Limoges

#### COORDINATRICE

Julia Chamot-Rooke

julia.chamot-rooke@pasteur.fr

Institut Pasteur

Pipeline d'analyse top-down mis au point pour le projet PathoTOP.

© Figure issue de Dupré et al., (2021) *J. Proteome Res.*

<figure><img src="image_47.png" /></figure>
# PrediRes

## Prédiction de l'émergence de la Résistance bactérienne dans le microbiote intestinal humain lors d'un traitement antibiotique

### Rappel des objectifs

Le microbiote intestinal humain est composé d'une grande variété de bactéries, de virus et de champignons qui vivent en symbiose avec leur hôte et influencent la santé tout au long de la vie. Les antibiotiques sont connus pour perturber la structure du microbiote bactérien, qui n'est qu'en partie résilient, ce qui entraîne un retour incomplet à l'état antérieur au traitement et peut favoriser l'acquisition et la dissémination de résistance bactérienne. L'utilisation d'antibiotiques, par voie orale ou intraveineuse, peut donc affecter le bon fonctionnement de l'intestin. Mais l'intestin est un système complexe et la compréhension de cette perturbation nécessite l'étude de variables biotiques telles que la population de bactéries spécifiques (par exemple, les entérobactéries qui comprennent de nombreux agents pathogènes et sont à l'origine de maladies no-socomiales), les prédateurs bactériens (les bactériophages) et les micro-organismes concurrents (champignons). D'autres variables clés aident à comprendre les perturbations induites, comme la composition chimique du microbiote (métabolome), qui évalue la capacité fonctionnelle de la communauté microbienne à assurer les fonctions essentielles au maintien en santé de l'hôte. Le projet PrediRes visait à comprendre les conséquences de l'exposition in-testinale aux antibiotiques, en étudiant l'ensemble des composants du microbiote intestinal.

### Résultats majeurs

Nous avons analysé des échantillons recueillis auprès de 22 volontaires sains traités par antibiotiques à une dose usuelle en pratique clinique, et étudié la composition taxonomique des populations bactérienne, phagique et fongique, ainsi que l'ensemble des métabolites présents dans les fèces. Une analyse spécifique de la population d'Escherichia coli, une entérobactérie, a été réalisée. Des méthodes ciblées ont été utilisées pour dénombrer les populations bactérienne et fongique, et étudier plus spécifiquement certaines fonctions du microbiote intestinal.

Nous avons pu mesurer l'effet des antibiotiques sur chaque composante et le lien entre les niveaux de perturbation et de résilience maximales de chaque composante. Nous avons également étudié dans quelle mesure la composition du microbiote intestinal avant traitement le protège.

Rapidement après le début du traitement antibiotique, les différentes composantes du microbiote intestinal sont perturbées, à l'exception de la structure taxonomique de la composante fongique.

La perturbation de la structure taxonomique de la population bactérienne était associée à celle des phages, du contenu en gènes codant pour la résistance aux antibiotiques et de la composition chimique du microbiote. La richesse en gènes codant pour la résistance aux antibiotiques n'était pas associée à un moindre impact des antibiotiques.

Nous avons par ailleurs modélisé la dynamique bactérienne après perturbation antibiotique, et mis en évidence que la prise en compte des interactions bactériennes et l'exposition individuelle aux antibiotiques améliorent l'analyse de la dysbiose induite par les antibiotiques.

### Production scientifique et valorisation

Humières C. et al., (2019) A simple, reproducible and cost-effective procedure to analyse gut phageome: from phage isolation to bioinformatic approach, *Sci. Rep.* Aug 5;9(1):11331.

Guk J. et al., (2022) Modeling the bacterial dynamics in the gut microbiome following an antibiotic-induced perturbation.

Un article sur le mycobiome est en cours de revue :

Delavy M. et al. How and why β-lactams antibiotics affect the healthy human gut mycobiome 2 and promote Candida albicans overgrowth?

Deux articles sont en cours de finalisation, l'un sur le phageome, l'autre sur l'intégration de toutes les données. Un article sur la structure de population d'E. coli est en préparation.

Le projet PrediRes est un projet de recherche collaborative. Le projet a commencé en janvier 2017 et a duré 51 mois. Il a bénéficié d'une aide ANR de 478 034 euros.

### PARTENAIRES

Stanislav Dusko Ehrlich, MetaGenoPolis

Eduardo Rocha, Institut Pasteur

Marie-Élisabeth Bougnoux Andremont, Institut Pasteur

Philippe Lesnik, Unité de recherche sur les maladies cardiovasculaires et métaboliques

### COORDINATRICE

France Mentre

france.mentre@inserm.fr

Centre de recherche Infection, Antimicrobiens, Modélisation, Évolution

Corrélation de Spearman entre les perturbations maximales observées des composantes du microbiote intestinal. Les étoiles indiquent les corrélations statistiquement significatives. BGN, bacilles à Gram négatif ; conv, conversion ; AB, acides biliaires.

© France Mentre

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# ReSynPlex

## Détection et caractérisation multiplexée des pathogènes associés aux syndromes respiratoires

### Rappel des objectifs

Les infections respiratoires sont une menace majeure pour la santé humaine. Elles représentent une des causes principales de décès dans le monde (près de 4 millions de morts) et peuvent avoir pour origine de nombreux pathogènes (bactéries, virus et champignons), présents seuls ou en nombre dans le cas d'infection polymicrobienne. En raison de la sévérité potentielle de l'infection, un diagnostic précis, sensible et rapide est nécessaire afin de prendre les décisions appropriées pour la santé du patient. Cependant, la caractérisation de la maladie peut s'avérer un processus compliqué, du fait notamment de la multiplicité des pathogènes.

Le projet ReSynPlex avait pour objectif de développer une plate-forme haut débit et automatisée permettant l'identification des pathogènes responsables des pneumonies (hospital-acquired pneumonia et ventilator-associated pneumonia) dans des échantillons respiratoires (lavage broncho-alvéolaire et aspiration bronchique) et en un temps d'analyse inférieur à quatre heures. Ce test est basé sur la technologie des PCR multiplexe et des biopuces à ADN et permet l'identification, au sein d'un même test, de cibles bactériennes et de cibles virales. Dans un contexte d'apparition d'organismes multirésistants et de propagation des antibiorésistances, le test développé permet l'identification de gènes de résistance potentiellement présents chez les bactéries ciblées, comme les gènes de résistance aux carbapénèmes (β-lactamines).

### Résultats majeurs

ReSynPlex a débuté par l'identification des pathogènes et gènes de résistance d'intérêt à inclure dans le test, puis les gènes à cibler pour l'identification de chacune de ces cibles. Deux PCR multiplexes (panel) ont ainsi été définies. Le panel A permet l'identification de : *Staphylococcus aureus*, *Streptococcus pneumoniae*, *Haemophilus influenzae*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Legionella pneumophila*, *Herpes Simplex Virus (HSV)*, *Cytomegalovirus (CMV)*, *mecA*, *mecC*, *blaOXA-48*, *blaOXA-23*, *blaNDM*, *blaKPC*, *blaVIM* et *blaIMP*, tandis que le panel B permet l'identification des virus Influenza A et B et des RSV A et B.

Les performances du test (sensibilité et spécificité) ont été démontrées à l'aide de pathogènes *in vitro* puis sur des échantillons de patients. La sensibilité obtenue est variable selon les cibles, de 102 UFC/ml pour *Pseudomonas aeruginosa* et *Streptococcus pneumoniae* à 107 UFC/ml pour les gènes de résistance *blaIMP* et *blaNDM*. Le test a permis également d'identifier des cas de double contamination entre virus et bactéries (par exemple HSV et *Pseudomonas aeruginosa*) ou deux bactéries (*Pseudomonas aeruginosa* et *Staphylococcus aureus*).

Un logiciel d'analyse d'image, AXOware, a été développé. Il permet, à partir des images des biopuces, d'analyser automatiquement les résultats et de déterminer les cibles qui sont caractérisées dans chacun des échantillons testés. En instaurant des seuils de détection, il permet de distinguer la flore commensale d'un pathogène à l'origine de l'infection.

### Production scientifique et valorisation

Les résultats obtenus au cours de ce projet ont permis de poser les jalons d'un test multiplexé à spectre large, reposant sur une approche syndromique. L'ensemble de ces travaux a fait l'objet d'une publication, de plusieurs présentations au sein de conférences, et d'une thèse soutenue dans le cadre de l'École Doctorale Interdisciplinaire Science Santé en décembre 2015.

Les avancées réalisées au sein de ReSynPlex ont été valorisées au sein d'un projet d'envergure internationale « FAPIC : Fast Assay for Pathogen Identification and Characterisation », parmi un consortium européen regroupant des centres hospitaliers, ainsi que des industriels. Ce projet a débuté en mai 2015, pour une durée de cinq ans, et a bénéficié d'un financement H2020 de 6 millions d'euros. Actuellement, les technologies IVD reposant sur les bases établies dans ReSynPlex sont mises à profit pour la détection et la surveillance des virus respiratoires émergents et de leurs variants. Des kits de diagnostic *in vitro* sont actuellement dans le processus de transfert vers l'industrialisation.

Villiers L. et al., (2018) ReSynPlex: Respiratory Syndrome Linked Pathogens Multiplex Detection and Characterization, IRBM. 39(5): 368-375.

Le projet ReSynPlex est un projet de recherche collaborative.
Le projet a commencé en juillet 2013 et a duré 36 mois.
Il a bénéficié d'une aide ANR de 622 514 euros.

### PARTENAIRES

* Patrice Morand, UVHCI (UMI 3265)
* Patrice Marche, IAB (U823)
* Christophe Marquette, ICBMS (UMR5246)
* Max Maurin, LAPM (UMR5163)

### COORDINATEUR

* Othello Chartier
* ochartier@axoscience.com
* AXO Science SA

Principe du test développé au sein du projet ReSynPlex. Un unique test IVD pour une caractérisation rapide et détaillée des pathogènes et résistance en présence.

© AXO science

Temps analyse : 4 heures

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# SpARK

## The rates and routes of transmission of multidrug resistant Klebsiella clones and genes into the clinic from environmental sources

### Rappel des objectifs

Des stratégies de gestion efficaces des antibiotiques doivent in-
tégrer leur usage dans l'agriculture et considérer leur libération
et celle des bactéries résistantes dans l'environnement. Le projet
SpARK s'inscrit dans ce cadre « One Health, Une seule santé » en
étudiant à quelle fréquence les bactéries résistantes aux antibio-
tiques se déplacent entre les humains, les animaux et différents
milieux de l'environnement tels que l'eau et le sol des rivières. Le
projet se concentre sur un groupe d'espèces bactériennes appe-
lées Klebsiella qui ont un mode de vie généraliste, étant présentes
dans l'environnement et chez les animaux, mais qui provoquent
également des infections chez les humains et le bétail. Une espèce
en particulier, Klebsiella pneumoniae, est une cause très fréquente
d'infections résistantes aux antibiotiques dans les hôpitaux et est
reconnue par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) comme
pathogène de priorité élevée. Le nord de l'Italie est un « point
chaud » pour ces infections résistantes. Savoir si ces bactéries sont
confinées dans les hôpitaux ou sont également présentes ailleurs
est important en termes de mise en place de mesures de contrôle
de leur dissémination.

### Résultats majeurs

Dans ce projet, nous avons prélevé 6000 échantillons et isolé 3500
souches de Klebsiella provenant de patients hospitalisés, d'ani-
maux sauvages et domestiqués et de multiples sources environne-
mentales. Il est important de noter que toutes les souches ont été
prélevées dans une seule ville, Pavie, en Lombardie, une position
idéale pour découvrir des événements de transmission récente. En
séquençant les génomes de ces bactéries, et en combinant ces
données à une modélisation mathématique, nous avons pu dire
quels gènes de résistance étaient présents, et comment les souches
se déplaçaient. Nous avons constaté que la résistance est rare
en dehors des hôpitaux, et que la grande majorité (environ 75 %)
de Klebsiella chez l'humain provient d'autres individus plutôt que
d'autres sources. Cependant, nous avons trouvé un certain risque
de transmission par les animaux de compagnie (chiens et chats) et
l'eau. Ce projet a aussi permis de découvrir une diversité importante
du groupe Klebsiella, et a apporté de nouvelles informations fon-
damentales sur sa systématique (description de nouvelles espèces)
et sa diversité écologique.

### Production scientifique et valorisation

Le projet a débouché sur plusieurs publications et un preprint qui
reprend les résultats principaux :

Argimón S. et al., (2021) Rapid Genomic Characterization and Global Surveillance of Klebsiella Using Pathogenwatch, *Clin. Infect. Dis.* 73(Suppl_4):S325-S335.

Batisti Biffignandi G. et al., (2019) Genome of Superficieibacter maynardsmithii, a novel, antibiotic susceptible representative of *Enterobacteriaceae*, G3 (Bethesda). 11(2):jkab019.

Merla C. et al., (2019) Description of Klebsiella spallanzanii sp. nov. and of Klebsiella pasteurii sp. nov., *Front Microbiol.* 10:2360.

Comandatore F. et al., (2019) Gene Composition as a Potential Barrier to Large Recombinations in the Bacterial Pathogen Klebsiella pneumoniae, *Genome Biol. Evol.* 11(11):3240-3251.

Thorpe H. et al., (2021) One Health or Three? Transmission modeling of Klebsiella isolates reveals ecological barriers to transmission between humans, animals and the environment. *bioRxiv.* (Preprint)

Un projet de suivi, KlebNET, est né de SpARK et d'autres réseaux
travaillant sur la perspective « One Health » de Klebsiella. Ce réseau
a également reçu un financement de la JPIAMR (coordonné par
Sylvain Brisse). Les dynamiques collaboratives lancées par Kleb-
NET sont désormais concrétisées par un projet de plateforme de
surveillance génomique (https://klebnet.org) financé par la fon-
dation BMGF. Ce réseau de réseaux contribuera à construire une
communauté internationale autour de Klebsiella, et à renforcer sa
surveillance et l'étude de son épidémiologie dans les contextes One
Health et Global Health.

Le projet SpARK est un projet de recherche collaborative international.

Le projet a commencé en avril 2017 et a duré 36 mois.

Il a bénéficié d'une aide de l'ANR de 249 588 euros.

### PARTENAIRES

Sylvain Brisse, Institut Pasteur

Piero Marone, Davide Sassera, Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo, Italie

Louise Matthews, University of Glasgow, Royaume-Uni

Jukka Corander, University of Oslo, Norvège

David Aanensen, Big Data Institute, Oxford, Royaume-Uni

Alan McNally, University of Birmingham, Royaume-Uni

### COORDINATEUR

Edward Feil

bssef@bath.ac.uk

University of Bath, Royaume-Uni

Logo « One Health, Une seule santé »

© Adobe Stock

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# VetCAST

## Veterinary Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing, a subcommittee of EUCAST
(European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing)

### State of the art and scientific aims

In 2015, VetCAST (Veterinary Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing) was established as a subcommittee of EUCAST (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing). VetCAST aims to advice on all aspects of Antimicrobial Susceptibility Testing (AST) for bacterial pathogens of animal origin. AST is also a major source of epidemiological information for surveillance of antimicrobial susceptibility of bacteria over time.

Interpretation of AST requires Clinical Breakpoints (CBP). CBP are Minimum Inhibitory Concentration (MIC) values used by diagnostic laboratories to categorize results of AST as susceptible, intermediate or resistant. In veterinary diagnostics, CBP should be defined for each target pathogenic bacteria in each animal species. Until recently, there was no European organization establishing scientifically based interpretation criteria for veterinary AST. The absence of specific and harmonized CBP for animals at European Union (EU) level was an Achilles' heel which hinders not only to the rational choice of drugs from "One Health" perspectives, but also to the passive surveillance of antimicrobial resistance arising from the lack of comparability of data currently generated by different EU member states. Objectives, procedures and scientific challenges of VetCAST for the determination of specific CBP for animal species were outlined in a position paper (1).

### Main results

The first task of VetCAST was to select the best PK/PD index predictive of clinical efficacy and its cut-off or breakpoint value. VetCAST considered that the historical approaches using in vivo dose fractionation in rodents was not ethically acceptable. Accordingly, VetCAST thoughtk about the need to respect the rules of the 3 Rs for animal welfare (Replacement, Reduction and Refinement). VetCAST explored and implemented an innovative in silico approach consisting in modelling, with a semi-mechanistic PK/PD model, available time-kill curves assays to determine the nature of the best PK/PD index and its target value for predicting clinical efficacy. This approach has been previously shown to be retrospectively predictive in human medicine but was not yet used prospectively as we have done for florfenicol, a major antibiotics for cattle (2).

The second step in the development of PK/PD breakpoints was the determination of the percentage of animals, able to achieve the target value of the selected PK/PD index. This required retrospective meta-analysis of available information. At VetCAST, it was considered that the classical study-level meta-analysis where results are weighted by quality criteria was neither robust, nor accurate or fair. Rather, it was decided to perform a data-level meta-analysis by obtaining raw data from numerous pharmacokinetic studies and estimating a single population model from the combined data. This totally new approach in the context of veterinary medicine allowed to generate so-called "second-generation"

pharmacokinetic models. It was used for various antibiotics in dogs (3),(4), cattle (5) and horses (6) and recent advances in VetCAST methodologies were summarized in (7).

### Scientific outcomes

Toutain P. L. et al., (2017) En Route towards European Clinical Breakpoints for Veterinary Antimicrobial Susceptibility Testing: A Position Paper Explaining the VetCAST Approach, *Front Microbiol.* 8:2344.

Pelligand L. et al., (2019) Semi-Mechanistic Modeling of Florfenicol Time-Kill Curves and in silico Dose Fractionation for Calf Respiratory Pathogens, *Front Microbiol.* 10:1237.

Cagnardi P. et al., (2018) Population Pharmacokinetic Study of Cefazolin Used Prophylactically in Canine Surgery for Susceptibility Testing Breakpoint Determination, *Front Pharmacol.* 9:1137.

Vegas C. et al., (2021) Population Pharmacokinetics of Intravenous Amoxicillin Combined With Clavulanic Acid in Healthy and Critically Ill Dogs, *Front Vet. Sci.* 8:770202.

Toutain P. L. et al., (2019) VetCAST Method for Determination of the Pharmacokinetic-Pharmacodynamic Cut-Off Values of a Long-Acting Formulation of Florfenicol to Support Clinical Breakpoints for Florfenicol Antimicrobial Susceptibility Testing in Cattle, *Front Microbiol.* 10:1310.

Bousquet-Mélou A. et al., (2021) Determination of the pharmacokinetic-pharmacodynamic cut-off values of marbofloxacin in horses to support the establishment of a clinical breakpoint for antimicrobial susceptibility testing, *Equine Vet. J.* 53(5):1047-55.

Toutain P. L. et al., (2021) The pharmacokinetic/pharmacodynamic paradigm for antimicrobial drugs in veterinary medicine: Recent advances and critical appraisal, *J. Vet. Pharmacol. Therap.* 44(2):172-200.

Le projet VetCAST est un projet de recherche collaborative international.

Le projet a commencé en janvier 2017 et a duré 12 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 50 000 euros.

### PARTENAIRES

Peter Damborg, University of Copenhagen, Danmark

Kees Veldman, Central Veterinary Institute part of Wageningen, Pays-Bas

Dik Mevius, Central Veterinary Institute part of Wageningen, Pays-Bas

Ludovic Pelligand, Royal Veterinary College, Royaume-Uni

Chantal Britt, European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases, Suisse

### COORDINATEUR

Alain Bousquet-Melou

alain.bousquet-melou@envt.fr

Innovations Thérapeutiques et Résistances

Started in 2019, the European Network for Optimization of Veterinary Antimicrobial Treatment (ENOVAT) is a EU-COST Action proposal with a budget of 520,000 euros (Network building activity, including 29 countries; Co-investigator and UK Management Committee Substitute [PI: Peter Damborg]).

VetCAST is WG 3 of ENOVAT and now fully integrated in a sustainable workflow.

© Innovations Thérapeutiques et Résistances

<figure><img src="image_51.png" /></figure>
## Mécanismes de résistance et de transmission

<table><tr><td>ASSEMBLY</td><td>52</td></tr><tr><td>BACTOPRENYL</td><td>53</td></tr><tr><td>BioSupramol</td><td>54</td></tr><tr><td>DIMYVIR</td><td>55</td></tr><tr><td>DynamINT</td><td>56</td></tr><tr><td>inVIVE</td><td>57</td></tr><tr><td>MimictRNA et SyntRNA</td><td>58</td></tr><tr><td>MOBISING</td><td>59</td></tr><tr><td>PiBaKi</td><td>60</td></tr><tr><td>RIBOSTAPH</td><td>61</td></tr><tr><td>SpABC-TCS</td><td>62</td></tr><tr><td>sRNA-FIT</td><td>63</td></tr></table>
# ASSEMBLY

## Nouvelle approche dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques : reconstruction d'une pompe d'efflux à trois composants

### Rappel des objectifs

L'antibiorésistance est un phénomène préoccupant, certaines souches bactériennes devenant résistantes à la plupart des familles d'antibiotiques existant à l'heure actuelle. Cette capacité de résistance est due à un ensemble de mécanismes développés par les bactéries, dont l'efflux actif via des transporteurs, qui leur permettent d'expulser les antibiotiques en dehors de la cellule avant même qu'ils n'atteignent leur cible biologique. Les pompes à efflux auxquelles nous nous sommes intéressés sont spécifiques des bactéries à Gram négatif. Elles sont constituées de trois protéines formant un assemblage capable de traverser l'ensemble de leur paroi cellulaire. Dans ce projet nous voulions comprendre le mécanisme d'assemblage et d'ouverture de ces pompes, afin de pouvoir développer des molécules capables d'empêcher cet assemblage et/ou ces mouvements, nécessaires à l'efflux. Cette approche permettrait de contrer l'efflux actif bactérien sans cibler directement une fonction vitale des bactéries, afin de ralentir leur capacité à trouver une riposte. Ceci nécessite en prérequis de caractériser cet assemblage, sa dynamique, l'ordre dans lequel les protéines interagissent, et de décrire les interfaces d'interaction. Nous nous sommes intéressés à la pompe constitutive MexAB-OprM impliquée dans la résistance aux antibiotiques chez la bactérie *Pseudomonas aeruginosa*, pathogène opportuniste particulièrement préoccupant en milieu hospitalier.

### Résultats majeurs

Nous avons résolu trois nouvelles structures 3D par cristallographie de la protéine OprM, (1 sauvage et 2 mutées sur son extrémité périplasmique pour forcer son ouverture). En combinaison avec des mesures de résistance en bactérie (CMI), cela nous a permis d'évaluer les forces nécessaires à l'ouverture de la protéine de la membrane externe, et de montrer que la présence des partenaires protéiques est indispensable à l'ouverture complète de la pompe, OprM devant rester fermée lorsqu'elle est isolée afin de ne pas être utilisée comme porte d'entrée à des molécules toxiques et ainsi protéger la bactérie.

Nous avons pu insérer nos protéines dans différentes membranes artificielles, permettant de construire des outils utilisables par la communauté travaillant sur les protéines membranaires pour réaliser des mesures d'interaction, ou de transport :

- par électrophorèse sur BN-PAGE, nous avons pu montrer que MexA devait être modifiée sur sa cystéine N-terminale (palmitylee) pour interagir avec OprM;

- par une approche associant la technique de récupération de fluorescence après photo-blanchiment (FRAPP) et l'utilisation d'une « phase éponge » comme membrane artificielle, nous avons pu mettre en évidence la distance optimale entre les deux bi-

couches (200Å), et avons montré que cette interaction était pH dépendante;

- nous avons réussi à reconstituer une pompe fonctionnelle *in vitro* en protéoliposomes et à mesurer le passage d'un substrat de façon concomitante au passage de proton(s), ce qui représente un outil original pour analyser l'effet inhibiteur de nouvelles molécules chimiques (Verchère, *Nat. Commun.*, 2015);

- nous avons reconstitué la pompe entière MexAB-OprM en insérant les protéines natives en nanodisques, et obtenu la structure 2D de l'ensemble en coloration négative par microscopie électronique, répondant à la question de la stœchiométrie et des zones d'interaction pour un des états fonctionnels de la pompe (Daury, *Nat. Commun.*, 2016). Nous avons ainsi montré que l'assemblage n'impliquait pas de contact direct entre les protéines OprM et MexB, contrairement aux modèles proposés à cette époque.

### Production scientifique et valorisation

Les résultats des recherches effectuées dans le cadre de ce projet ont été présentés lors de quarante-cinq conférences et séminaires nationaux et internationaux. Elles ont mené à neuf publications dont deux dans *Nature Communications*, à deux chapitres d'ouvrages, à deux articles de vulgarisation et au dépôt de trois structures à la *Protein Data Bank* (PDB). Quatre événements scientifiques ont également été organisés en lien avec ce projet. Trois étudiants ont réalisé leur travail de thèse sur ce sujet dans la durée du financement.

Nous avons depuis obtenu un deuxième financement auprès de l'ANR, basé sur la collaboration entre deux équipes de ce projet (Broutin, Lambert) et une troisième équipe créée par un membre de l'équipe Broutin (Picard) spécialisée dans le développement d'outils en protéoliposomes, ce qui nous a permis, depuis, de résoudre la structure 3D de la pompe entière par cryo-microscopie électronique (Glavier, *Nat. Commun.*, 2020).

Le projet ASSEMBLY est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en décembre 2012 et a duré 59 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 500 000 euros.

### PARTENAIRES

Olivier Lambert, Institut de Chimie & Biologie des Membranes & des Nano-objets

Catherine Etchebest, Dynamique des Structures et des Interactions des Macromolécules Biologiques

Wladimir Urbach, Laboratoire de Physique Statistique de l'École Normale Supérieure

### COORDINATRICE

Isabelle Broutin

isabelle.broutin@parisdescartes.fr

Cibles Thérapeutiques et Conception de Médicaments

Reconstitution d'une pompe RND fonctionnelle en liposomes (A); images TEM en coloration négative et isocontours des protéines insérées en nanodisques (B,C,D); modèle construit sur la base de ces isocontours (Daury, *Nat. Commun.*, 2016) © À gauche, images dérivées de Daury, *Nat. Commun.*, 2016 et Verchère et al., *Nat. Commun.*, 2014; à droite, figure réalisée par Isabelle Broutin.

### Reconstitution d'une pompe RND dans des membranes artificielles

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>(A)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

RNA

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

Ethidium bromide

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

When interacting with RNA

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

OprM

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

MexA

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

MexB

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>(C)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>(D)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_61.png" /></figure>
# BACTOPRENYL

## Élucidation du métabolisme de l'undécaprényl phosphate, un lipide essentiel pour la biosynthèse des polymères de la paroi bactérienne

### Rappel des objectifs

La paroi des bactéries est constituée de polymères, notamment le peptidoglycane qui forme un exosquelette indispensable à la survie des bactéries. C'est un véritable talon d'Achille, puisqu'il est la proie d'un grand nombre d'agents antibactériens qui entravent son intégrité structurale ou son métabolisme. Les différentes étapes de sa biosynthèse sont donc des cibles privilégiées pour concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques. Or cette biosynthèse, comme celle de tous les polymères de surface, repose sur un lipide, l'undécaprényl-phosphate (C55-P), qui permet d'exporter les sous-unités de paroi du côté externe de la membrane. À chaque transfert d'une sous-unité, le lipide est libéré sous forme undécaprényl-pyrophosphate (C55-PP) qui doit être recyclé. Le projet BACTOPRENYL visait à mieux comprendre le mécanisme de recyclage en identifiant les enzymes, de type phosphatase ou flippase, impliquées dans ce processus, d'étudier les effets d'une altération de ces enzymes par délétion de gènes et d'étudier leurs relations structure-fonction.

### Résultats majeurs

Nous avons identifié les protéines impliquées dans le recyclage du C55-P chez *Escherichia coli*, *Bacillus subtilis* et *Helicobacter pylori*. Nous avons montré l'existence d'une pluralité d'enzymes catalysant la déphosphorylation du C55-PP chez une même bactérie, et donc la nécessité d'inactiver plusieurs gènes pour obtenir un phénomène létal. Nous avons mis en évidence deux types de phosphatases transmembranaires : PAP2 et BacA. Nous avons caractérisé leurs rôles montrant que certaines présentaient une double fonction en assurant la biosynthèse de glycérophospholipides en plus du recyclage du C55-P. D'autres enzymes, de type PAP2, sont égale-ment impliquées dans la biosynthèse des lipopolysaccharides en garantissant soit un transfert de phosphate du C55-PP au lipide A chez *E. coli* ou la déphosphorylation du lipide A chez *H. pylori*. Bien qu'isolément, ces protéines ne sont pas essentielles, l'inactivation de certaines d'entre elles chez *H. pylori* entraîne l'incapacité de ce pathogène à coloniser l'estomac de son hôte. Chez *E. coli*, l'ab-sence de phosphorylation du lipide A est néfaste pour la croissance en présence d'acides biliaires et, par conséquent, pour la coloni-sation de l'intestin de l'hôte. Ces données démontrent l'importance de ces protéines dans le modelage de l'enveloppe bactérienne et

leur intérêt en tant que cible antibactérienne. Nous avons montré des mécanismes catalytiques bien distincts pour les deux types de phosphatase. Enfin, grâce à une collaboration avec Martin Caffrey et son équipe, grand spécialiste de cristallogènèse des protéines membranaires en phases lipidiques cubiques, nous avons résolu les structures d'une phosphatase de chaque catégorie permettant de préciser leurs mécanismes. En outre, la structure de BacA suggère fortement qu'elle permette le retour du C55-P du côté cytoplas-mique de la membrane en plus de la déphosphorylation du C55-PP, mettant en lumière l'ultime étape du recyclage qu'il convient à pré-sent de mieux caractériser, notamment par le biais d'un nouveau projet ANR nommé BacWall.

### Production scientifique et valorisation

Jukić M. et al., (2022) *Comput. Struct. Biotechnol. J.* 20, 2360-2371.

Tian X. et al., (2021) *Front. Microbiol.* May 4;12:676596.

Tian X. et al., (2020) *Sci. Rep.* 10, 13209.

Gasiorowski E. et al., (2019) *PLOS Pathog.* Sep 5;15(9):e1007972.

El Ghachi M. et al., (2018) *Nat. Commun.* Mar 14;9(1):1078.

El Ghachi M. et al., (2017) *Cell. Mol. Life Sci.* 74(12):2319-2332.

Barreteau H. et al., (2016) *In Geiger, O.* (ed.), *Biogenesis of Fatty Acids, Lipids and Membranes. Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology*. Springer International Publishing.

Manat G. et al., (2015) *PLOS One*. 10(11):e0142870.

Manat G. et al., (2014) *Microb. Drug Resist.* 20(3):199-214.

Le projet BACTOPRENYL est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en janvier 2012 et a duré 42 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 400 000 euros.

### PARTENAIRE

Dominique Mengin-Lecreulx, Université Paris-Saclay (coordinateur)

Maryline Foglino, Centre National de la Recherche Scientifique

Ivo Gomperts Boneca, Institut Pasteur

### CONTACT

Thierry Touzé

thierry.touze@universite-paris-saclay.fr

Enveloppes Bactériennes et Antibiotiques

Biosynthèse du peptidoglycane et cycle du C55-P (A). En rouge sont indiqués des antibiotiques et bactériocines ciblant ce métabolisme. Composants des enveloppes dont la synthèse repose sur le C55-P et leurs précurseurs membranaires correspondants (B).
© Thierry Touzé

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# BioSupramol

## L'assemblage supramoléculaire de peptides détermine leur fonction biologique

### Rappel des objectifs

Parmi les approches pour combattre la multirésistance des bactéries, il y a l'utilisation de peptides antimicrobiens (AMP). De nombreux AMPs ont été rapportés et caractérisés dans la littérature. Parmi eux, des peptides de séquences artificielles tels que LAH4 qui ont des propriétés antibactériennes intéressantes. De manière remarquable, selon la séquence d'assemblage des acides aminés qui composent LAH4, les peptides peuvent être soit antibactériens, soit capables de délivrer des gènes dans des cellules ou encore d'améliorer l'efficacité de virus utilisés en thérapie génique, et notamment des vecteurs lentiviraux (voir figure). La question qui était au centre du projet BioSupramol était : est-il possible que la nature de l'activité biologique de ces peptides - qui sont très proches - repose davantage sur la manière dont ils s'auto-assemblent que sur leur séquence primaire ? En effet, des résultats préliminaires semblaient indiquer que les peptides antibactériens étaient sous forme monomérique en solution tandis que les peptides efficaces pour délivrer de l'ADN formaient des assemblages sphériques de plusieurs centaines de nanomètres et les peptides améliorant l'efficacité de virus formaient des fibres. Un autre objectif du projet était de déterminer par des méthodes biophysiques quels types d'interactions contrôlent ces associations au niveau moléculaire. Ces études sont essentielles afin de pouvoir optimiser de manière rationnelle l'activité biologique des peptides, y compris celle des AMPs.

### Résultats majeurs

Pour répondre à ces questions, des études biologiques (antibactériennes, transfection d'ADN, transduction de cellules par des virus) ont été combinées avec des méthodes biophysiques avancées. Pour cela, de nouveaux protocoles pour des investigations détaillées par résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide ont été développés. En effet, parce qu'il est important d'effectuer l'analyse structurale des complexes supramoléculaires dans des conditions proches de celles des essais biologiques, beaucoup d'efforts ont été investis pour ajuster nos outils biophysiques afin de donner de bons résultats. De nouvelles technologies spectroscopiques de RMN à l'état solide telles que la RMN à l'état solide ultrarapide à rotation à angle magique ont été mises en œuvre avec succès pour les fibres peptidiques et les échantillons de membrane peptidique. Des peptides antimicrobiens portant différents types de marqueurs et capables de pénétrer dans les cellules ont été préparés. Ceci nous a permis d'étudier leurs interactions avec les lipides et avec d'autres peptides dans leur environnement actif. Nos résultats ont montré que plusieurs facteurs intervenaient dans les interactions des peptides avec des membranes : outre la nature du peptide,

la composition du groupe de tête lipidique et de la chaîne grasse s'est avérée importante pour l'efficacité de telles interactions. De plus, nous avons observé que la formation de fibres dépendait de la présence d'anions bien spécifiques dans la solution. Ces éléments de compréhension nous permettront à l'avenir de concevoir des peptides ayant une activité biologique améliorée.

### Production scientifique et valorisation

L'ensemble de ce travail a à la fois fait l'objet de présentations orales y compris à l'EBSA Conference (2021), à l'Indian NMR Meeting (2020), à la Canadian Chemistry Conference (2019), au Int. Peptide Symposium Kyoto (2018), que de posters affichés dans plusieurs colloques internationaux. Ce projet a permis la publication de vingt-deux articles dont trois partenaires de l'ANR et quinze multi-équipes, ainsi que plusieurs thèses.
Un colloque a été organisé les 12 et 13 mai 2022 sur le développement préclinique de peptides antimicrobiens.

Lointier M. et al., (2021) Different biological activities of histidine-rich peptides are favored by variations in their design, *Toxins*. 13:363.

Lointier M. et al., (2020) Membrane pore-formation correlates with the hydrophilic angle of histidine-rich amphipathic peptides with multiple biological activities, *BBA*, 1862:183212.

Aisenbrey C. et al., (2020) Characterization of the DNA and membrane interactions of a bioreducible cell penetrating foldamer in its monomeric and dimeric form, *J. Phys. Chem. B* 124:4476.

Lakshmaiah N. J. et al., (2020) Two distinct amphipathic peptide antibiotics with systemic efficacy, *PNAS*. 117:19446.

Juhl D. et al., (2020) The reversible non-covalent aggregation into fibers of PGLa and magainin 2 preserves their antimicrobial activity and synergism, *Front Cell. Infect. Microbiol*. 10, 526459.

Le projet Biosupramol est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en juillet 2018 et a duré 54 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 500 083 euros.

### PARTENAIRES

Antoine Kichler, Laboratoire de Conception et Application de Molécules

Bioactives

Anne Galy, Integrare, Généthon

### COORDINATEUR

Burkhard Bechinger

bechinge@unistra.fr

Biophysique des membranes et RMN, Institut de Chimie de Strasbourg

En utilisant des séquences d'acides aminés antimicrobiens naturels comme matrice, des peptides LAH4, riches en histidine, ont été conçus. Ils présentent d'intéressantes activités antimicrobiennes, de pénétration cellulaire et de « facilitateur » de transduction lentivirale. Selon leur séquence, les peptides se présentent en solution, forment des nanoparticules ou des fibres et selon leur état d'agrégation l'activité biologique est différente. © Antoine Kichler, Burkhard Bechinger

### Peptide de la famille LAH4 : forme une hélice et est chargé positivement

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# DIMYVIR

## Identification et Visualisation des Mécanismes Permettant l'Acquisition d'un Phénotype Invasif chez les Mycobactéries Pathogènes à Croissance Rapide

### Rappel des objectifs

Mycobacterium abscessus est l'espèce mycobactérienne à croissance rapide la plus fréquemment associée aux infections pulmonaires, caractérisée par des formes graves, très inflammatoires, à l'issue d'un processus infectieux lent et chronique. Les patients atteints de mucoviscidose sont particulièrement vulnérables à cette bactérie. Mycobacterium abscessus peut exister sous une forme lisse (S) ou rugueuse (R), selon la présence ou l'absence respective des glycopeptidolipides (GPL) à la paroi du bacille. Les GPL participent à la motilité et à la formation des biofilms, caractéristiques importantes de la colonisation bactérienne. De plus, il existe une corrélation entre le morphotype R capable de produire des structures morphologiques visibles en microscopie dites en corde et la virulence. La commutation naturelle d'un phénotype S vers un R assurerait la transition d'un statut colonisant vers une forme invasive et pathogène, dont les mécanismes moléculaires restent peu connus. DIMYVIR est centré sur le décryptage de ces mécanismes spécifiques du cording et l'analyse des avantages conférés par la transition S vers R dans un contexte infectieux. Grâce à l'élaboration de nouveaux outils génétiques et de modèles cellulaires et animaux, DIMYVIR avait pour but de décrire les interactions hôte/pathogène ainsi que la chronologie de l'infection dans des organismes vivants. Un autre objectif consistait au développement de nouvelles molécules capables d'interférer avec la commutation S/R, la formation des cordes et/ou le métabolisme lipidique de la bactérie. Ce dernier point est justifié dans le contexte de résistance extrême de M. abscessus aux antibiotiques pour proposer de nouvelles alternatives aux traitements classiques aboutissant souvent à des échecs thérapeutiques.

### Résultats majeurs

Nos résultats ont permis de décrire et de caractériser plusieurs déterminants impliqués dans la formation des cordes (dont une déshydratase), dans la commutation S/R (MmpL4a, un transporteur des GPL), ainsi qu'un locus génétique codant le système de sécrétion de type VII (ESX4) jouant un rôle important dans la virulence. Le rôle de ces différents gènes dans la virulence a été démontré et validé dans des modèles cellulaires (amibes, macrophages) et embryonnaires de zebrafish. Ce dernier a également permis de rendre compte de l'importance de la réponse inflammatoire dans le contrôle des infections à M. abscessus et du rôle crucial du macrophage dans l'activité bactéricide et la mobilisation des neutrophiles et la formation des granulomes. Par ailleurs, le développement de zebrafish déficients en CFTR a permis de rendre compte, pour la première fois dans un modèle animal, du lien entre un fonctionnement de CFTR est une susceptibilité accrue à l'infection par M. abscessus. La détermination de la structure cristallographique de la

déshydratase et la mise en place d'un test enzymatique seront mis à profit pour le développement d'un nouveau concept thérapeutique. Ces résultats très prometteurs ouvrent sur le développement potentiel de nouvelles molécules innovantes capables d'interférer avec la commutation S/R et le cording, pour pallier l'extrême résistance de M. abscessus à la plupart des antibiotiques. De plus nous avons identifié un composé phare très actif contre M. abscessus. Ce dernier agit en inhibant la protéine MmpL3, un transporteur de lipides essentiels (les acides mycoliques) à la surface du bacille et qui s'avère être le talon d'Achille de M. abscessus. Les résultats obtenus et les outils générés par DIMYVIR nous ont déjà permis d'initier de nouveaux programmes collaboratifs avec des partenaires extérieurs à ce consortium en France et à l'étranger.

### Production scientifique et valorisation

Bernut A. et al., (2014) *Antimicrobial Agents Chemother.* 58: 4054-4063.

Bernut A. et al., (2016) *Mol. Microbiol.* 99: 866-883.

Dupont C. et al., (2016) *Mol. Microbiol.* 101: 515-529.

Le Moigne V. et al., (2016) *Infect. Immun.* 84: 2895-2903.

Halloum I. et al., (2016) *Proc. Natl. Acad. Sci USA.* 113: E4228-4237.

Bernut A. et al., (2016) *PLOS Pathog.* 12: e1005986.

Roux A.-L. et al., (2016) *Open Biol.* 6: 160185.

Viljoen A. et al., (2016) *Mol. Microbiol.* 102: 611-627.

Laencina L. et al., (2017) *Proc. Natl. Acad. Sci USA.*

Viljoen A. et al., (2017) *Mol. Microbiol.* 104: 889-904.

Lefebvre A.-L. et al., (2017) *Antimicrobial Agents Chemother.* 61: e02440-16.

Bernut A. et al., (2019) *Cell. Rep.* 26: 1828-1840.

Le projet DIMYVIR est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en novembre 2013 et a duré 48 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 340 000 euros.

### PARTENAIRE

Jean-Louis Hermann, Laboratoire infection et inflammation

### COORDINATEUR

Laurent KREMER

laurent.kremer@irim.cnrs.fr

Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier

Les glycopeptidolipides (GPL) de la souche lisse (S) de M. abscessus sont transportés grâce à MmpL4a. L'inactivation de mmpL4a empêche le transport des GPL, provoque la transition vers un morphotype rugueux (R) et un phénotype virulent et invasif.

Illustration ayant fait la couverture de Mol. Microbiol. (2016), 99 (5).

© Mickael Blaise

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# DynamINT

## Recombination des cassettes d'intégron : dynamique in vivo et in vitro

### Rappel des objectifs

La multirésistance des bactéries aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique causant de très nombreux décès. Les intégrons sont des éléments génétiques permettant aux bactéries de s'adapter rapidement aux changements de leur environnement. Ils jouent un rôle majeur dans la multirésistance des bactéries grâce à leur capacité à capturer des cassettes de gène de résistance via des réactions de recombinaisons catalysées par l'intégrase de l'intégron, Intl. La mécanistique de recombinaison de l'intégron est très spécialisée et spécifique, et implique à la fois recombinaison et réplication. En conditions de laboratoire, l'expression de l'intégrase est régulée par la réponse SOS bactérienne (réponse aux stress provoquant des cassures de l'ADN) qui peut être induite par certains antibiotiques.

L'étude DynamINT visait à mieux comprendre les régulations et mécanismes d'acquisition de résistance aux antibiotiques par les intégrons, afin d'identifier de nouvelles approches de lutte contre les bactéries multirésistantes. Pour cela, nous avons : 1) développé des modèles expérimentaux plus proches des conditions de vie naturelle des bactéries (biofilm et modèle souris) pour mieux comprendre l'impact de la réponse SOS et des antibiotiques sur ce système ; 2) étudié plus finement les différentes étapes de la recombinaison afin de pouvoir envisager de les bloquer, et donc empêcher l'acquisition de résistance.

### Résultats majeurs

Biofilm et tractus intestinal sont des environnements favorisant l'émergence de bactéries multirésistantes via les intégrons.

Nos résultats ont révélé que le biofilm et l'intestin de la souris sont des environnements naturels induisant la réponse SOS et donc l'activité intégrase et ce même en l'absence de stress. Nous avons montré que de très faibles concentrations d'antibiotique ciprofloxacine sont suffisantes pour induire rapidement une augmentation de l'activité de l'intégrase dans l'intestin de la souris. Ces observations soulèvent à nouveau des questions quant aux effets des antibiotiques sur l'adaptation des bactéries et sur la dissémination des résistances *in vivo*.

Nous avons aussi découvert l'existence d'une régulation spécifique au biofilm de l'expression de l'intégrase, soulignant l'importance de développer de nouveaux modèles d'étude, et indiquant que les mécanismes de régulation de l'intégrase des intégrons sont plus complexes qu'anticipé, faisant intervenir la réponse stringente de la bactérie.

### Caractérisation fine des réactions de recombinaisons

Nous avons pu montrer que l'intégrase d'intégron, bien qu'ayant évolué avec une spécificité propre par rapport aux intégrases ancestrales de la même famille, a conservé la capacité de réaliser l'échange du second brin d'ADN dans des réactions de recombinaison symétrique entre ADN double brin. Les recherches menées au cours du projet ont aussi mis en évidence que l'excision des cassettes est fortement régulée par la réplication et par les propriétés intrinsèques des sites de recombinaison des cassettes. De plus, des protéines impliquées dans la réplication interagissent avec Intl, et pourraient jouer un rôle dans l'étape de résolution.

La meilleure compréhension des étapes de recombinaison a ainsi permis de développer un système de recombinaison utilisant des sites synthétiques de recombinaison des cassettes comme outils de bio-ingénierie.

### Production scientifique et valorisation

Loot C. et al., (2014) The Integron Integrase Efficiently Prevents the Melting Effect of *Escherichia coli* Single-Stranded DNA-Binding Protein on Folded *attC* Sites, *J. Bacteriol.* 196(4):762-71.

Strugeon E. et al., (2016) The stringent response promotes antibiotic resistance dissemination by regulating integron integrase expression in biofilms, *MBio.* 7(4). pii: e00868-16.

Nivina A. et al., (2016) Efficiency of integron cassette insertion in correct orientation is ensured by the interplay of the three unpaired features of *attC* recombination sites, *NAR.* 44(16): 7792-7803.

Escudero J. A. et al., (2016). Unmasking the ancestral activity of integron integrases reveals a smooth evolutionary transition during functional innovation, *Nature. Commun.* 7:10937.

Loot C. et al., (2017) Differences in integron cassette excision dynamics shape a trade-off between evolvability and genetic capacitance, *MBio.* 8(2) pii: e02296-16.

Nivina A. et al., (2020) Structure-specific DNA recombination sites: design, validation and machine learning based refinement, *Science advances.* 6(30):eaay2922.

Baltazar M. et al., (2022) Activation of class 1 integron integrase is promoted in the intestinal environment, *PLOS Genet.* 18(4): e1010177.

Le projet DynamINT est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en janvier 2013 et a duré 48 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 389 907 euros

### PARTENAIRES

Didier Mazel, Institut Pasteur

Florence Doucet-Populaire, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

### COORDINATRICE

Marie-Cécile Ploy

marie-cecile.ploy@unilim.fr

**RESINFIT - Anti-Infectieux : supports moléculaires des résistances et innovations thérapeutiques**

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Connexions entre intégrons et physiologie cellulaire.

Représentation schématique des liens entre activité d'intégrons et physiologie bactérienne.

Source : Figure réalisée par Sandra Da Re, adaptée de Escudero J. A. et al., (2015) The Integron: Adaptation On Demand, *Microbiol. Spectr.* 3:MDNA3-0019-2014.
# inVIVE

## Bases moléculaires du transport actif d'antibiotiques par la pompe d'efflux
MexA-MexB-OprM de *Pseudomonas aeruginosa*. *in vitro* veritas

### Rappel des objectifs

La résistance aux antibiotiques chez les agents pathogènes est un problème majeur de santé publique. L'évolution accélérée de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries et la rareté de nouvelles familles d'antibiotiques imposent le développement de solutions originales. En première ligne, parmi les divers mécanismes de résistance, des moteurs moléculaires appelés « pompes d'efflux » vont expulser les antibiotiques avant qu'ils n'atteignent leurs cibles. Chez les bactéries à Gram négatif, protégées par une double membrane, les pompes d'efflux sont organisées au sein d'un complexe macromoléculaire dans lequel trois protéines s'assemblent transitoirement pour former une pompe efficace, spécifique et dynamique. Nous étudions le fonctionnement d'une pompe d'efflux appelée MexA MexB OprM chez la bactérie *Pseudomonas aeruginosa*, particulièrement nocive chez les malades atteints de mucoviscidose, chez les patients immunodéprimés ou les grands brulés. Nous avons développé une méthodologie permettant de mimer les pompes d'efflux *in vitro*, dans un environnement biométique composé de vésicules lipidiques artificielles reconstituant la paroi de la bactérie. L'activité de transport d'antibiotique est mesurée en utilisant des sondes fluorescentes.

### Résultats majeurs

Grâce à un appareillage permettant de mesurer des réactions avec une résolution de l'ordre de la milliseconde, nous avons montré que la protéine MexB fonctionne avec une activité basale (« bridée ») et que cette inhibition est levée si et seulement si ses deux partenaires (MexA et OprM) sont présents. En combinant ces observations fonctionnelles à des informations structurales obtenues par cryomicroscopie électronique à haute résolution, nous proposons une description inédite du fonctionnement de la pompe, avec une résolution atomique. Par ailleurs, nous avons aussi développé une méthodologie toujours basée sur l'utilisation de molécules fluorescentes, permettant de mesurer l'activité de transport au sein même de la bactérie.

Nos résultats ouvrent la voie à de nouvelles pistes thérapeutiques, car nous savons maintenant que la pompe entière doit être la cible des antimicrobiens et non, comme communément admis aujourd'hui, chacun de ces composants pris isolément.

### Production scientifique et valorisation

À la suite du projet InVIVE, nous avons aujourd'hui démarré un nouveau projet, SPICE Up, financé par l'ANR (AAPG 2019) et consistant à identifier et à caractériser des inhibiteurs de pompes d'efflux. Ces inhibiteurs n'auront pas d'activité antimicrobienne propre, mais ils pourront jouer le rôle d'adjuvants en ravivant l'arsenal thérapeutique existant, sans redondance avec ce dernier.

### Publications

Souabni, H. et al., (2021) Quantitative real-time analysis of the efflux by the MacAB-TolC tripartite efflux pump clarifies the role of ATP hydrolysis within mechanotransmission mechanism, *Communications Biology*, 4, 493.

Glavier, M. et al., (2020) Antibiotic export by MexB multidrug efflux transporter is allosterically controlled by a MexA-OprM chaperone-like complex, *Nat. Commun.*, 11, 4948.

Picard, M. et al., (2018) Biochemical Reconstitution and Characterization of Multicomponent Drug Efflux Transporters, *Methods in Molecular Biology*, 1700:113-145.

Puvanendran, D. et al., (2017) Reconstitution of the activity of RND efflux pumps: a "bottom-up" approach, *Research in Microbiology*. 169 (7-8).

### Communications orales

Efflux pumps from Gram-negative bacteria: from in vitro minimal systems to the complexity of the bacterial membrane, *Gordon Conference Multi-Drug Efflux Systems* 2019, Lucca, Italie.

Structural and functional studies of in vitro fully assembled *Pseudomonas aeruginosa* efflux pumps, *European Congress of Clinical Microbiology and Infectious Diseases* (ECCMID 2019), Amsterdam, Pays-Bas.

Symposium IMI - Translocation 2017, Brunswick, Allemagne.

Le projet inVIVE est un projet jeunes chercheuses et jeunes chercheurs.

Le projet a commencé en octobre 2016 et a duré 54 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 263 190 euros.

COORDINATEUR

Martin Picard

martin.picard@ibpc.fr

Laboratoire de Biologie Physico-chimique des Proteines Membranaires

Reconstitution de la pompe d'efflux *in vitro*.

La paroi de la bactérie à Gram négatif (A) est reconstituée au sein de vésicules lipidiques artificielles (B) et l'activité de transport est mesurée en utilisant des sondes fluorescentes.

© Préparation par Martin Picard

A. Représentation schématique d'une pompe d'efflux dans les membranes bactériennes

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B. Représentation schématique du test de transport

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<figure><img src="image_68.png" /></figure>

fluorescence de la pyranine ↗
# MimictRNA

## Synthèse d'analogues d'aminoacyl-tRNA pour explorer la synthèse peptidique nonribosomale chez les bactéries

# SyntRNA

## Chemo-biologie pour la caractérisation structurale et fonctionnelle de complexes ARN-protéines

### Rappel des objectifs

En plus de ses fonctions clés dans la synthèse des protéines et dans la régulation des gènes, de nouvelles propriétés des ARN sont constamment découvertes. Pour comprendre la biologie des ARN et utiliser cette molécule à des fins thérapeutiques ou diagnostiques, il est nécessaire de développer de nouvelles méthodologies de synthèse afin de modifier leurs structures. L'objectif spécifique de notre projet a été de mettre au point de nouvelles réactions pour inclure des modifications chimiques à des positions spécifiques de molécules d'ARN complexes. Ces ARN synthétiques ont été conçus pour étudier une famille d'enzymes impliquées dans une étape essentielle de la biosynthèse du peptidoglycane de la paroi des bactéries. Ces enzymes (Fem) sont des cibles potentielles pour développer de nouveaux antibiotiques actifs sur des bactéries résistantes aux β-lactamines, en particulier, *Staphylococcus aureus* résistant à la méticilline. Nos travaux ont permis de caractériser sur le plan structural et fonctionnel l'interaction de ces enzymes avec les ARN de transfert.

peptidoglycane, l'intermédiaire lipidique II. Cet analogue de type « bisubstrat » est le premier inhibiteur rapporté pour la transférase FmhB de S. aureus (IC₅₀ = 56 nM). Une partie du peptide de ce conjugué a ensuite été modifié en remplaçant la D-Ala localisée à l'extrémité C-terminale de la partie peptidique par un résidu d'acide D-lactique. Cette modification est responsable de la résistance acquise à la vancomycine chez les entérocoques et chez S. aureus. La substitution a altéré la reconnaissance de notre conjugué par l'enzyme FmhB. Ce résultat peut expliquer la diffusion limitée des gènes de résistance à la vancomycine chez S. aureus.

### Production scientifique et valorisation

Ces deux projets ont donné lieu à huit publications.

### Résultats majeurs

Au cours de ces projets, nous avons développé de nouvelles méthodes de synthèse performantes pour introduire des groupements chimiques variés à des positions définies des molécules d'ARN. Ces ARN synthétiques ont permis de caractériser une cible potentielle pour le développement de nouveaux antibiotiques actifs sur des bactéries résistantes : les transférase de la famille Fem.

Dans le projet MimictRNA, des analogues synthétiques d'ARNt de type conjugués « peptidyl-ARN » ont permis d'obtenir les premières données structurales du complexe Fem/ARN. (trois articles ont été publiés).

Le projet SyntRNA a permis d'aller plus loin dans la complexité des conjugués synthétisés. Nous avons en particulier synthétisé des conjugués lipide-glucide-peptidyl-ARN contenant une partie mimant les Gly-ARNt<sup>Gly</sup> et une partie mimant un précurseur de

Le projet MimictRNA est un projet de recherche collaborative. Il a commencé en octobre 2013 et a duré 48 mois. Il a bénéficié d'une aide ANR de 444 974 euros.

Le projet SyntRNA un projet de recherche collaborative. Il a commencé en octobre 2017 et a duré 53 mois. Il a bénéficié d'une aide ANR de 470 267 euros.

### PARTENAIRES

Herman Van Tilbeurgh, Structural Biology - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

Michel Arthur, Centre de Recherche des Cordeliers

Dominique Mengin-Lereulx, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

### COORDINATRICE

Mélanie Etheve-Quelquejeu

melanie.etheve-quelquejeu@u-paris.fr

Laboratoire de Chimie et de Biochimie pharmacologiques

et toxicologiques

Représentation des méthodologies de synthèse et des molécules utilisées pour l'étude d'une cible bactérienne.

© Mélanie Etheve-Quelquejeu

### Post-synthétique stratégie pour la fonctionalisation d'ARNt

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Couplage de
Suzuki-Miyaura

Ligation de Staudinger
Traceless

### Conjugués peptidyl-ARN

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### Etude d'une cible bactérienne

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# MOBISING

## Impact des Recombinases et Transposases à simple brin sur la Dynamique des Génomes

### Rappel des objectifs

Les éléments transposables (ET) jouent un rôle primordial dans la plasticité des génomes et dans la transmission des résistances aux antibiotiques. Ce projet a pour objectif d'étudier les mécanismes moléculaires utilisés par un groupe des ET de type « HuH » et leur impact sur l'évolution des génomes bactériens. La transposition de la famille IS200/IS605 est très différente des ET classiques : pour leur mobilité, ces ET utilisent uniquement de l'ADN monocaténaire retrouvé essentiellement au niveau des fourches de réplication. Le premier objectif est d'approfondir la connaissance du mécanisme de transposition de la famille IS200/IS605, en particulier comment ces éléments sont ciblés vers les fourches de réplication. Nous allons explorer la transposition des ISCR - fréquents porteurs des gènes de résistance aux antibiotiques. D'autres objectifs sont d'analyser le rôle des protéines TnpA<sub>REP</sub>, dans la dissémination des séquences REP dans des génomes et d'assurer le développement de la base de données ISfinder pour améliorer l'annotation de ces éléments HuH.

### Résultats majeurs

La transposition monocaténaire de la famille IS200/IS605 se déroule selon le mécanisme peler et coller en deux étapes : l'excision précise d'éléments sous forme circulaire puis l'intégration dans un site cible. Nous avons tout d'abord étudié des facteurs impliqués dans le ciblage de ces éléments vers la fourche de réplication. Nous avons identifié l'interaction directe de la transposase d'IS200/IS605 avec le réplisome, ainsi qu'avec des structures mimant des fourches de réplication. Par la suite, nous avons développé un système d'analyse des activités *in vitro* de la transposase purifiée d'ISCR et détecté, pour la première fois, le clivage du substrat par ces enzymes. Ces propriétés permettent de proposer un modèle d'action des ISCR pour capturer des gènes. Les séquences REP sont présentes en grand nombre et jouent des rôles importants dans la physiologie des bactéries. Malgré leur découverte et les multiples études de leurs rôles dans la physiologie des cellules, la manière dont elles se sont multipliées et par quel mécanisme restent à démontrer. TnpA<sub>REP</sub> protéine associée aux REP est capable de cliver et recombiner ces séquences *in vitro*. Nous avons effectué une analyse comparative de deux groupes de TnpA<sub>REP</sub> associées aux deux groupes différents de REP. Nous avons montré que les deux groupes utilisent des stratégies différentes pour reconnaître leurs substrats

respectifs. Nous avons aussi développé un essai pour détecter et cartographier les sites de clivages de TnpA<sub>REP</sub> *in vitro* et dans les cellules. Nos résultats confortent l'hypothèse d'un rôle actif de TnpA<sub>REP</sub> dans la mobilité de ces séquences. Enfin, nous avons renforcé la database ISfinder pendant la période de financement pour une meilleure annotation de ces éléments HuH.

### Production scientifique et valorisation

L'ensemble de ce travail fait l'objet de plusieurs publications et présentations dans des colloques internationaux. Une thèse a été soutenue à l'École Doctorale Biologie, Santé et Biotechnologie de Toulouse.

Lavatine L. et al., (2016) Single strand transposition at the host replication fork, *Nucl. Acids Res.* 44: 7866-7883.

He S. et al., (2015) The IS200/IS605 Family and «Peel and Paste» Single-strand Transposition Mechanism, *Microbiol, Spectr.* Aug;3(4).

Quentin Y. et al., (2018) Single-strand DNA processing: phylogenomics and sequence diversity of a superfamily of potential prokaryotic HuH endonucleases, *BMC Genomics*. Jun 19;19(1):475.

Guynet C. et al., (2020) Detection and Characterization of Transposons in Bacteria, *Methods Mol. Biol.* 2075:81-90.

Guynet C. et al., (2020) First Biochemical Steps on Bacterial Transposition Pathways, *Methods Mol. Biol.* 2075:157-177.

Corneloup A. et al., (2021) TnpAREP and REP sequences dissemination in bacterial genomes: REP recognition determinants, *Nucleic Acids Res.* Jul 9;49(12):6982-6995.

Le projet MOBISING est un projet de recherche collaborative.
Le projet a commencé en janvier 2013 et a duré 60 mois.
Il a bénéficié d'une aide ANR de 449 295 euros.

**PARTENAIRE**

Yves Quentin, Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaire

**COORDINATEUR**

Bao Ton-Hoang
tonhoang@ibcg.biotoul.fr

Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaire

Haut : Identification des facteurs permettant le ciblage de la famille IS200/IS605 vers les fourches de réplication. Milieu : Développement d'un système *in vitro* pour décortiquer le mécanisme de capture de gènes par les ISCR. Bas : Analyse et comparaison des stratégies mises en place par deux groupes de TnpA<sub>REP</sub>, pour reconnaître leurs substrats REP. © Adapté de He S. et al., (2015) The IS200/IS605 Family and «Peel and Paste» Single-strand Transposition Mechanism, *Microbiol. Spectr.* Aug;3(4).

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# PiBaKi

## Rôle cellulaire et mode d'action de deux protéine-kinases centrales chez les bactéries

### Rappel des objectifs

La résistance des bactéries aux antibiotiques représente un sérieux problème de santé publique et la recherche de nouveaux antibiotiques est un défi majeur en recherche médicale. Nos travaux viennent à mettre en évidence de nouveaux mécanismes de régulation de la physiologie bactérienne pour apporter les connaissances fondamentales qui permettront, à terme, de développer une recherche plus appliquée pour générer de nouveaux antibiotiques. Pour cela, nous nous sommes focalisés sur l'étude d'une serine/thréonine-kinase connue pour influencer la division cellulaire et la morphogénèse de la cellule bactérienne, et capable de phosphoryler différentes protéines. Néanmoins, le rôle exact et le mécanisme d'action de cette protéine-kinase restaient complètement inconnus. Nous avons donc étudié le rôle de cette protéine-kinase chez deux espèces bactériennes modèles, la bactérie pathogène *Streptococcus pneumoniae* et la bactérie du sol *Bacillus subtilis* qui produisent respectivement les serine/thréonine-kinases homologues StkP et PrkC. Ces deux bactéries à Gram positif ont été choisies car elles diffèrent de par leur forme cellulaire, leur comportement développemental et leur mode de vie. Il était donc extrêmement intéressant de déterminer si le rôle de ces protéine-kinases était conservé chez les deux bactéries et si elles influençaient différemment la biologie de ces bactéries pour identifier et cibler, à terme, des processus spécifiques d'une bactérie pathogène.

### Résultats majeurs

Au cours de ce projet, nous avons montré toute une série de mécanismes de régulation par phosphorylation de la division et morphogénèse qui diffèrent entre *S. pneumoniae* et *B. subtilis*. Par exemple, nous avons démontré que StkP ou PrkC forment avec les protéines GpsB et DivIVA un complexe qui régule la morphogénèse de ces deux bactéries mais via un mécanisme de régulation différent, impliquant soit la phosphorylation de DivIVA soit celle de GpsB (Pompeo et al., (2015) *Mol. Microbiol.*; Fleurie et al., (2014) *PLOS Genet.*). De la même manière, nous avons mis en évidence des réactions de phosphorylation spécifiques à chacune de ces deux bactéries. Ainsi, la phosphorylation de la protéine YvcK influence uniquement la morphogénèse de chez *B. subtilis* (Foulquier et al., (2014) *J. Biol. Chem.*). Chez *S. pneumoniae*, nous avons identifié plusieurs mécanismes spécifiques de régulation de la division cellulaire. Ainsi StkP régule la fonction des protéines LytB (Zucchini et al., (2018) *Nat. Microbiol.*.) et PBP2X (Morlot et al., (2013) *Mol. Microbiol.*).

De manière très intéressante, nos travaux ont permis de caractériser un nouveau facteur (MapZ) et de décrire un mécanisme complètement nouveau de positionnement du site de division cellulaire

et de régulation par phosphorylation de la constriction de la cellule propre à *S. pneumoniae* (Fleurie et al., (2014) *Nature*; Manuse et al., (2016) *Nat. Commun*). Enfin, nous avons identifié une nouvelle protéine-kinase (Ubk) qui influence la morphogénèse de *S. pneumoniae* et de *B. subtilis* et dont le rôle précis reste entièrement à découvrir (Nguyen et al., (2017) *J. Mol. Biol.*; Pelletier et al., (2019) *Front Microbiol*.). Sur la base de ces découvertes, de nouvelles collaborations avec des équipes françaises et étrangères ont été initiées pour comprendre plus en détail les rôles respectifs de PrkC, StkP et UbK. Ces collaborations font ou ont fait l'objet de nouvelles demandes de financement et ont conduit à de nouvelles publications.

### Production scientifique et valorisation

Le projet a généré au total quatorze publications dans les revues internationales (*Nature*, *Nature Communications*, *Nature Microbiology*, *PLOS Genetics*, *Trends in Microbiology*...). Les résultats ont également été présentés à vingt-quatre conférences internationales (*Gordon Research Conference*, *EMBO Conference*...). Ce projet a fourni les nouvelles connaissances fondamentales recherchées au démarrage du projet. Ces connaissances permettent aujourd'hui d'envisager de développer de nouvelles stratégies pour limiter la croissance et le développement d'une bactérie pathogène telle que *S. pneumoniae*. À titre d'exemple, nous développons un projet ciblant la protéine MapZ. En effet, si nous arrivons à générer des composés interférant avec sa fonction, et donc la capacité de *S. pneumoniae* à se diviser et à se multiplier, nous impacterons draftiquement la capacité de cette bactérie à infecter son hôte et à provoquer des maladies. Cet objectif est d'autant plus intéressant que l'Organisation mondiale de la santé a classé cette bactérie dans la liste des pathogènes bactériens prioritaires contre lesquels il est urgent de développer de nouveaux antibiotiques.

Le projet PiBaKi est un projet de recherche collaborative.

Le projet a commencé en janvier 2013 et a duré 54 mois.

Il a bénéficié d'une aide ANR de 403 295 euros.

### PARTENAIRES

* Anne Galinier, Laboratoire de Chimie Bactérienne

* Anne Marie Di Guilmi, Institut de Biologie Structurale

* Jean-Michel Jault, Laboratoire de Microbiologie Moléculaire et Biochimie

* Structurale

### COORDINATEUR

* Christophe Grangeasse

* christophe.grangeasse@ibcp.fr

* Laboratoire de Microbiologie Moléculaire et Biochimie Structurale

Ensemble des mécanismes de régulation de la division cellulaire et de la morphogénèse contrôlés par StkP et mis en évidence dans le cadre de ce projet chez la bactérie *S. pneumoniae*.

© Christophe Grangeasse

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