Impact des acides gras de l’hôte sur l’adaptation des pathogènes à Gram positif à bas pourcentage GC – FattyBact

Des approches de routine, telles que la détermination de la composition en acides gras des cellules, la biologie moléculaire / cribles génétiques, techniques de culture cellulaire, séquençage du génome, qRTPCR, et des tests physiologiques. Nous avons ajouté un criblage des souches hospitalières, lors de la réalisation du projet.

Nos résultats à ce jour établissent la capacité générale des agents pathogènes opportunistes à Gram-positif (des genres streptocoque, entérocoque et staphylocoque) d'assimiler les acides gras exogènes et de contourner l'action des anti-FASII, considéré comme cible antimicrobien prometteur. Ils montrent que l'expression bactérienne est reprogrammé lorsque la bactérie est cultivée dans des acides gras, abondants chez les animaux et dans les aliments.
Nous avons montré que des bactéries cliniques ont des propriétés similaires à celles des souches de laboratoire.

Nos résultats, montrant que les acides gras exogènes déclenchent une reprogrammation bactérienne, révèlent une nouvelle réponse comportementale des bactéries dans des conditions physiologiques pertinents. Ces résultats devraient enrichir des approches systémiques visant à prédire avec précision les fonctions globales de la vivante. Nos études peuvent fournir les conditions physiologiquement importantes pour l'identification fonctionnelle des inhibiteurs de bactéries.

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L'identification de nouvelles cibles antibactériennes est une nécessité face à l’émergence de bactéries multirésistantes aux antibiotiques. Un intérêt s’est récemment porté sur des molécules inhibant de façon spécifique des enzymes de la voie FASII de biosynthèse des acides gras (AG), constituants membranaires obligatoires. Des inhibiteurs spécifiques issus de Streptomyces ont été purifiés (e.g. platencin et platencimycin) et des dérivés synthétiques développés à des fins thérapeutiques. Nos récents résultats (Brinster et al, Nature 2009) remettent en cause la pertinence de cette cible pour le traitement des infections septicémiques dues à des pathogènes majeurs à Gram positif à bas GC% (streptocoques, entérocoques et staphylocoques). Nous avons montré que ces bactéries étaient capables d’utiliser les AG présents à ~3g/L dans le sang humain pour constituer leurs membranes. En utilisant Streptococcus agalactiae et Staphylococcus aureus comme modèles, nous avons démontré que les AG exogènes présents dans le milieu de culture, ou dans le sérum, annulaient l’action des anti-FASII. Des mutants de différents gènes fab constituant la voie FASII chez S. agalactiae peuvent incorporer les AG exogènes du milieu de culture pour retrouver une croissance normale et une virulence similaire à celle de la souche sauvage dans différents modèles murins testés. Pour S. aureus, en présence de sérum, les anti-FASII atteignent leur cible sans inhiber la croissance bactérienne (Brinster et al, Nature Commentary in press). Ces résultats remettent en cause l’efficacité potentielle des anti-FASII pour le traitement des infections systémiques à bactéries Gram-positifs et introduisent un nouveau concept de mécanisme de résistance aux antibiotiques par parasitisme "métabolique ". Bien que confortés par des conclusions similaires obtenues avec des parasites eucaryotes, ces résultats sont contestés par des industriels développant des anti-FASII ciblant S. aureus. Dès lors, nous avons construit le premier mutant délété du gène fabI qui constitue la principale cible des inhibiteurs anti-FASII chez S. aureus dont les caractéristiques phénotypiques obtenues in vitro corroborent nos résultats précédemment publiés.
A partir de ces résultats, nous faisons l’hypothèse que l’incorporation des AG disponibles dans l’environnement dans les membranes bactériennes a des conséquences majeures sur le comportement des bactéries in vitro et lors du processus infectieux. Ce projet a pour but d’étudier l’impact des AG du sang sur la physiologie des Gram positifs pathogènes majeurs de l'homme. Deux espèces modèles seront utilisées: 1) S. agalactiae, principal agent responsable d’infections néonatales et pathogène émergent chez le sujet agé ou immunodéprimé et 2) S. aureus, pathogène multi-résistant aux antibiotiques responsable d’infections communautaires et nosocomiales. Les stratégies utilisées pour ces deux bactéries seront appliquées à deux autres streptocoques d’importance médicale, Streptococcus pyogenes et Streptococcus pneumoniae, et à Enterococcus faecalis, une bactérie multi-résistante responsable d’infections nosocomiales.
Nos principaux objectifs sont de déterminer:
1) les mécanismes et le site incorporation des AG exogènes dans les membranes cellulaires,
2) l’impact de l’incorporation des AG dans les souches sauvages et leurs mutants fab par analyse globale de la transcription, la sensibilité à différents antibiotiques à différents stress générés in vitro et in vivo, la modulation de la réponse inflammatoire et la virulence,
3) les conséquences de l’incorporation d’AG exogènes sur la fluidité membranaire, la formation de biofilms et les capacités d’adhésion à différents types cellulaires,
4) l’impact d’un régime alimentaire riche en AG saturés versus AG non saturés dans l’infectivité bactérienne.
A plus long terme les résultats obtenus pourrait déboucher sur de nouvelles stratégies thérapeutiques anti-infectieuses.