Absorption d'antibiotiques et Résistance aux Antibiotiques en Conditions de Carence en Fer chez Pseudomonas aeruginosa. – IRON-AMR

La résistance aux antibiotiques constitue une menace croissante pour la santé publique, en particulier pour les bactéries Gram-négatives, plus difficiles à traiter en raison de leur membrane externe protectrice. Cette membrane limite l'entrée des antibiotiques, renforçant ainsi la résistance bactérienne.
Alors qu'il a longtemps été supposé que les antibiotiques pénètrent principalement dans les bactéries Gram-négatives par les porines, des études récentes ont révélé que de nombreux antibiotiques utilisent d’autres systèmes pour franchir la membrane externe. L’un d’eux pourrait impliquer les transporteurs TonB dépendants (TBDTs), qui importent des nutriments comme les complexes fer-sidérophores. De plus, les systèmes d'efflux, qui expulsent les antibiotiques, contribuent à la résistance en réduisant leur concentration intracellulaire.
Plusieurs études ont mis en évidence une interaction entre la disponibilité du fer et l'efficacité des antibiotiques. Le fer est un nutriment essentiel à la survie bactérienne, mais l'hôte, dans une stratégie d'immunité nutritionnelle, limite sa disponibilité pour restreindre la croissance bactérienne. Nos récents résultats montrent que la carence en fer peut modifier la composition de la membrane externe, augmentant l'expression des TBDTs et de certains systèmes d'efflux, ce qui impacte la perméabilité membranaire. Toutefois, les tests de sensibilité aux antibiotiques en milieu clinique et pharmaceutique sont souvent réalisés dans des conditions riches en fer, ne reflétant pas les environnements carencés en fer rencontrés lors des infections.
Le projet IRON-AMR vise à explorer la relation entre l'acquisition du fer par les bactéries et l'efficacité des antibiotiques chez Pseudomonas aeruginosa, en se concentrant sur deux axes : 1) l'importation des antibiotiques via les TBDTs et 2) leur efflux via PvdRT-OpmQ et MexAB-OprM. Notre hypothèse est que la restriction en fer modifie l'expression des TBDTs et des pompes d'efflux, influençant ainsi la susceptibilité aux antibiotiques.
Le projet utilisera des rapporteurs fluorescents et la protéomique pour étudier l'expression des TBDTs et des pompes d'efflux chez P. aeruginosa cultivé en condition de carence en fer. Des mutants de délétion et des criblages permettront d'identifier les antibiotiques importés par les TBDTs et d'évaluer leur impact sur l'activité antibiotique. La contribution des systèmes d'efflux PvdRT-OpmQ et MexAB-OprM à la résistance aux antibiotiques suite à une carence en fer sera aussi explorée. Des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques semi-mécanistes (PK/PD) quantifieront la résistance et la croissance bactérienne en carence de fer, permettant d'évaluer l'impact des milieux carencés en fer sur l'efficacité des antibiotiques. Bien que P. aeruginosa soit l'organisme modèle principal, les résultats seront validés sur Salmonella enterica et Klebsiella pneumoniae afin d’évaluer les implications plus larges de la carence en fer sur la susceptibilité aux antibiotiques. Le projet validera aussi si PvdRT-OpmQ et MexAB-OprM transportent des antibiotiques via des tests d'efflux in vitro, avec ces systèmes d’efflux reconstitués dans des membranes biomimétiques. Des modélisations in silico seront également utilisées pour étudier les interactions entre ces pompes d'efflux et leurs substrats.
Ce projet impliquera trois partenaires, avec des expertises en homéostasie du fer, microbiologie, modélisation PK/PD et biochimie et biologie structurale des protéines membranaires.
L'originalité du projet IRON-AMR réside dans l’exploration du lien entre la carence en fer et l'efficacité des antibiotiques, un domaine encore peu étudié en recherche antimicrobienne. Ce projet permettra de mieux comprendre l’import et l’export des antibiotiques dans des conditions semblables à celles rencontrées lors d’une infection, comblant ainsi des lacunes importantes dans les méthodes de test actuelles et ouvrant des perspectives pour des traitements plus efficace.