Etude de la formation de biofilm par Clostridium difficile et de sa contribution dans la persistance intestinale de la bactérie et les rechutes des infections – DifBioRel

Clostridium difficile est la principale cause d’infections nosocomiales intestinales post-antibiotiques dont l’impact est considérable en termes de morbi-mortalité et de coût économique et social. Par ailleurs, la rechute des infections à C. difficile (ICD) survenant chez plus de 20% des patients après un premier épisode est l'un des problèmes cliniques majeurs de cette maladie. Pour traiter ces infections, il est donc urgent de mieux comprendre les principales étapes de l'ICD et notamment les mécanismes moléculaires menant à la persistance de C. difficile dans le tractus intestinal. Chez de nombreux pathogènes bactériens responsables d’infections chroniques, la formation de biofilm qui protège les bactéries des stress intestinaux et antibiotiques, représente la première étape de l’infection en favorisant la colonisation bactérienne. Bien qu’il ait été démontré in vitro que C. difficile pouvait former des biofilms mono- ou à multi-espèces, on sait encore très peu de choses sur les facteurs impliqués dans la formation in vivo de biofilm de C. difficile et sur ses conséquences.
Le projet DifBioRel a pour objectif l’étude de la formation du biofilm par C. difficile en réponse aux inducteurs rencontrés dans l'environnement intestinal, notamment au cours de dysbioses antibiotiques. En combinant l’emploi d’approches génomique, de génétique fonctionnelle et de modèles animaux murins adaptés aux ICD imitant la dysbiose et la rechute, le projet évaluera l'impact du biofilm dans la persistance de cet important pathogène.
Sur la base de résultats préliminaires solides et d’approches in vitro et in vivo maîtrisées par le consortium, nous proposons i) d'identifier et de sélectionner les principaux stress et/ou stimuli de l'environnement de la dysbiose intestinale qui induisent la formation de biofilms de C. difficile, ii) de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués et iii) d'évaluer la contribution du biofilm dans la persistance de C. difficile dans l'intestin et les rechutes des ICD.
Outre, les trois inducteurs déjà identifiés par le consortium, les partenaires P1 (Bruno Dupuy, Institut Pasteur), P2 (Claire Janoir, Université Paris-Sud) et P3 (Jean-Marc Ghigo, Institut Pasteur) chercheront à identifier d'autres inducteurs produit dans les situations de dysbiose intestinale et/ou de résilience du microbiote. Nous testerons des nutriments favorisant la croissance de C. difficile tels que les acides aminés, les peptides antimicrobiens, les concentrations sous-inhibitrices d'antibiotiques ou les stress osmotiques. Les mécanismes moléculaires impliqués dans l’induction et la formation de biofilm par C. difficile seront ensuite caractérisés et des mutants affectés dans leur seule capacité à former un biofilm comparé à la souche parentale seront générés. Ces mutants seront utilisés comme contrôles pour évaluer le rôle des biofilms dans la persistance de C. difficile dans l'intestin et la rechute des ICD. Les partenaires 1 et 3 étudieront les éventuelles coopérations entre C. difficile et plusieurs bactéries commensales intestinales favorisant la formation de biofilms mixtes en présence d'inducteurs (ou de leurs précurseurs) et les partenaires 1 et 2 suivront la dynamique in vivo de biofilms mixtes entre C. difficile et les bactéries commensales testées. Enfin, le rôle du biofilm dans la rechute de l'ICD après une antibiothérapie sera évalué en testant des mutants incapables de former des biofilms en réponse à tous les inducteurs identifiés.
Ainsi, DifBioRel devrait apporter de nouvelles informations sur les facteurs clés de la formation de biofilm par C. difficile et impliqués dans les processus de persistance et de rechute in vivo. Le projet devrait aussi permettre de mettre en place des stratégies fondées sur la recherche d'inhibiteurs spécifiques de la formation du biofilm et/ou de sa dispersion, pour limiter la survie de C. difficile, et par conséquent la propagation et la récurrence des ICD.