Modulation de l'efficacité des antibiotiques par l’adaptation du métabolisme du peptidoglycane à la croissance en biofilm – PeptidoAdapt

Les bactéries se développant sur les surfaces, appelées biofilms, sont caractérisées par de profonds changements physiologiques conduisant à l'expression de propriétés différentes par rapport aux bactéries planctoniques. Parmi les propriétés induites par la diffusion réduite et l'hétérogénéité physico-chimique prévalant dans les biofilms, la capacité des bactéries du biofilm à survivre aux traitements antibiotiques est responsable de nombreux échecs thérapeutiques. Bien que de nombreux aspects de l'adaptation des bactéries aux biofilms aient été étudiés, les modifications du métabolisme du peptidoglycane, constituant principal et essentiel de la paroi cellulaire bactérienne, n'ont été encore que très peu explorées. De plus, la tolérance des biofilms aux agents ciblant le peptidoglycane tels que les ß-lactamines est un problème médical majeur, le remplacement chirurgical des dispositifs médicaux colonisés restant souvent la seule alternative thérapeutique.

Le projet PeptidoAdapt repose sur de solides résultats préliminaires obtenus chez Escherichia coli qui indiquent que le mode de vie des bactéries dans les biofilms entraîne le contournement partiel des protéines de liaison à la pénicilline (PLP) par des L,D-transpeptidases insensibles aux ß-lactamines. L’hypothèse de travail est que la synthèse du peptidoglycane dans des conditions planctoniques et biofilms implique différents ensembles d'enzymes entrainant différentes sensibilités aux ß-lactamines.

Le projet sera mis en œuvre par deux partenaires (M. Arthur, INSERM-Partenaire 1; JM Ghigo, Institut Pasteur-Partenaire 2) ayant récemment collaborés. Ils étudieront comment la régulation de la voie d'assemblage du peptidoglycane contribue à l'adaptation des bactéries à la croissance dans le biofilm, à la tolérance aux ß-lactamines et à l’émergence de résistances chez deux bactéries modèles, Escherichia coli et Pseudomonas aeruginosa. Le consortium PeptidoAdapt étudiera la contribution des L,D-transpeptidases à l'adaptation (fitness) de E. coli et de P. aeruginosa dans les biofilms (Tâche 1), l'impact de l'inhibition de ces enzymes par les ß-lactamines sur la capacité de ces bactéries à former des biofilms (Tâche 2), la caractérisation de l'émergence de résistance aux ß-lactamines dans les biofilms (Tâche 3) et le rôle de l’alarmone (p)ppGpp, une molécule de signalisation modulant la production des L,D-transpeptidases, dans la régulation de la synthèse du peptidoglycane dans les biofilms (Tâche 4).

Au-delà de nouvelles connaissances sur les circuits de régulation contrôlant la participation relative des PLP et des L,D-transpeptidases à la synthèse du peptidoglycane, nous espérons qu'une meilleure compréhension de l'adaptation du peptidoglycane à la croissance du biofilm et du rôle des L,D-transpeptidases dans ce processus permettra d'évaluer si ces enzymes sont des cibles pertinentes pour le développement de molécules anti-biofilms. Cela pourrait conduire à la conception de nouvelles stratégies pour atténuer la tolérance aux antibiotiques des bactéries se développant dans les biofilms et pour améliorer le traitement des infections bactériennes chroniques causées par des agents pathogènes à Gram-négatif.