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Theses Year : 2009

Resistance Mechanisms Adaptation by Active Efflux in Strains of Pseudomonas aeruginosa in Mucoviscidosis

Adaptation des Mécanismes de Résistance par Efflux Actif chez les Souches de Pseudomonas aeruginosa dans la Mucoviscidose

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Abstract

Well known opportunistic bacterium Pseudomonas aeruginosa is a major player in chronic broncho-pulmonary infection that develops in patients with cystic fibrosis (CF). Through complex mechanisms, this pathogen is able to establish itself in the airways of patients and resist antibiotic treatments even more aggressive. Retrospective analysis of a collection of strains of Bacteriology laboratory of the University Hospital of Besançon found in most chronic carriers diversification sometimes extreme resistance patterns over time. The genotyping by microsatellite analysis (Multiple-Locus Variable-number tandem-repeat Analysis), the Single Nucleotide Polymorphisms sensing (flea Clondiag ®) and macrorestriction of genomic DNA (Pulsed-Field Gel Electrophoresis) led to similar results for the comparison of sequential isolates from the same patient. No clone was shared between the 6 patients, reflecting the absence of cross-contamination during the study period (1998-2006). The most common strain of primary colonization evolves to give rise to subpopulations with resistance levels fluctuate. If some of them are moving towards multidrug resistance, others, on the contrary, become hypersensitive to certain antibiotics. Thus, in nearly 30% of cases and in nearly one in two patients, strains become hypersensitive to β-lactam antibiotics. We have shown that this particular phenotype, named TicHS, among 11 isolates analyzed results from a deficiency in the active efflux system MexAB-OprM may involve either the sub-mexB gene expression (n = 2), the production a protein MexB (n = 2) or MEXA (n = 1) altered. In other isolates (n = 6), the MexAB-OprM system is a priori intact but non-functional. Moreover, in this work we have demonstrated, for the first time that P. aeruginosa can adapt to the in vivo pressure aminoglycosides modifying either the amount of efflux systems produced, but the pump itself. For example, the substitution in the protein F1018L MexY MexXY system (OprM) causes an increase in resistance by a factor of 2 vis-a-vis the substrates of the pump (aminoglycosides, cefepime, fluoroquinolones). However, this substitution only partially explains the high levels of resistance (MICs increased by a factor of 16) granted by the system MexXY (OprM) in some strains which suggests the presence of additional mechanisms may modulate the efficiency of this pump
Bactérie opportuniste bien connue, Pseudomonas aeruginosa est un acteur majeur de l’infection broncho-pulmonaire chronique qui se développe chez les patients atteints de mucoviscidose (CF). Grâce à des mécanismes complexes, ce pathogène parvient à s’implanter dans les voies respiratoires des malades et à résister aux traitements antibiotiques, même les plus agressifs. L’analyse rétrospective d’une collection de souches du laboratoire de Bactériologie du CHU de Besançon a révélé chez la plupart des porteurs chroniques une diversification parfois extrême des profils de résistance au cours du temps. Les techniques de génotypage par l’analyse des microsatellites (Multiple-Locus Variable-number tandem-repeat Analysis), par la détection de Single Nucleotides Polymorphisms (puces Clondiag®) et par macrorestriction de l’ADN génomique (Pulsed-Field Gel Electrophoresis) ont conduit à des résultats similaires pour la comparaison des isolats séquentiels provenant d’un même patient. Aucun clone n’était partagé entre les 6 patients, traduisant l’absence de contamination croisée pendant la période étudiée (1998-2006). Le plus souvent la souche de primo-colonisation évolue pour donner naissance à des sous-populations dont les niveaux de résistance fluctuent. Si certaines d’entres elles évoluent vers la multirésistance, d’autres, au contraire, deviennent hypersensibles à certains antibiotiques. Ainsi, dans près de 30 % des cas et chez près de un patient sur deux, les souches deviennent hypersensibles aux β-lactamines. Nous avons montré que ce phénotype particulier, nommé TicHS, analysé chez 11 isolats résulte d’un déficit dans le système d’efflux actif MexAB-OprM pouvant impliquer, soit la sous-expression du gène mexB (n=2), soit la production d’une protéine MexB (n=2) ou MexA (n=1) altérée. Chez d’autres isolats (n=6), le système MexAB-OprM est a priori intact, mais non fonctionnel. Par ailleurs, dans ce travail nous avons mis en évidence, pour la première fois, que P. aeruginosa peut s’adapter in vivo à la pression exercée par les aminosides en modifiant non plus, la quantité de systèmes d’efflux produite, mais la pompe elle-même. Par exemple, la substitution F1018L dans la protéine MexY du système MexXY(OprM) entraîne une augmentation de la résistance d’un facteur 2 vis-à-vis des substrats de la pompe (aminosides, céfépime, fluoroquinolones). Toutefois, cette substitution n’explique qu’en partie les hauts niveaux de résistance (augmentation des CMI d’un facteur 16) conférés par le système MexXY(OprM) chez certaines souches ce qui suggère la présence de mécanismes additionnels susceptibles de moduler l’efficacité de cette pompe.
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tel-02104185 , version 1 (19-04-2019)

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  • HAL Id : tel-02104185 , version 1

Cite

Lucie Vettoretti. Adaptation des Mécanismes de Résistance par Efflux Actif chez les Souches de Pseudomonas aeruginosa dans la Mucoviscidose. Bactériologie. Université de Franche-Comté, 2009. Français. ⟨NNT : 2009BESA0003⟩. ⟨tel-02104185⟩

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