Staphylococcus aureus colonisant / Staphylococcus aureus infectant dans le modèle du pied diabétique

Virulence potential of Staphylococcus aureus strains isolated from diabetic foot ulcers.

• Auteur / Autrice : Nourreddine Messad
• Direction : Jean-Philippe Lavigne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 11/01/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Virulence bactérienne et infections chroniques (Nîmes)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Lavigne, Emmanuel Lemichez, Frédéric Laurent, Thierry Lavabre-Bertrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Lemichez, Frédéric Laurent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactériophages

Virulence (microbiologie)

Staphylocoques

Pied diabétique

Mots clés libres

Pied diabétique

Staphylococcus

Virulence bactérienne

Staphylocoque

Bacteriophage

Fer

Foot ulcers

Staphylococcus

Virulence

Aureus

Bacteriophage

Iron

Résumé

Staphylococcus aureus est l’un des principaux agents étiologiques des infections suppuratives superficielles et profondes ainsi que des syndromes liés à l’action de toxines. Paradoxalement, cette bactérie est un agent commensal qui est présent sur la peau ainsi que dans les cavités nasales notamment. Cela permet de considérer cette bactérie comme un organisme colonisant commensale. Les bases génétiques expliquant la différence entre une bactérie pathogène et une bactérie commensale reste inconnues. En utilisant la technique Optical Maps sur des souches de S. aureus isolées de plaies de pieds diabétiques avec différents niveau de virulence, nous avons pu montrer l’existence d’un prophage insérés dans le génome des souches colonisantes et absent des souches infectantes. Le phage, nommé ROSA, est localisé dans un hotspot d’insertion de phage NM2. Il est aussi localisé en amont du locus isd qui est requis pour l’assimilation du fer essentiel à la bactérie dans sa phase pathogène. Le phage ROSA inactive la voie isd en dérégulant l’activité du régulateur transcriptionnel majeur Fur en absence de fer. Il réduit aussi la virulence de ces souches sur les 2 modèles de virulence (Le ver C. elegans et le Zebrafish). L’expulsion du phage ROSA restaure la régulation du locus isd par Fur et la production de sidérophores en absence de Fer, la formation du biofilm et la virulence des souches. La mutation du gène Fur nous a permis de déduire que le phage ROSA affectait les bactéries de manière indépendante de Fur. Enfin, nous avons étudié la prévalence des souches colonisantes sur les plaies de pieds diabétiques. Nous avons observé que 20% des souches présentait l’insertion ROSA et 89% appartenait au complexe clonal CC8. Les souches colonisantes, avec leur niveau bas de virulence, devraient faire l’objet de détection dans le but de rationnaliser l’utilisation des antibiotiques et ainsi lutter contre l’apparition de bactéries multirésistantes aux antibiotiques.

Staphylococcus aureus is an opportunistic bacterium capable of causing a wide range of severe diseases when it gains access to underlying tissues. Paradoxically, this causative pathogen is a common inhabitant of the skin microflora and colonizes the nares and other human mucosa, and as such, may be considered as a commensal colonizing organism. The genetic basis for the differences in pathogenic/colonizing potential is unknown. By performing optical maps comparisons of a collection of S. aureus strains of defined virulence potential isolated from diabetic foot ulcers at different stages, we brought to light a prophage present in colonizing-causing bacteria. The phage, namely ROSA, was localized in a hotspot region NM2 near the locus isd, the main iron surface determinant that transport iron across the bacterial wall. It induces a deregulation of the activity of the transcriptional regulator Fur involving the biofilm formation of the bacteria in response to low iron environment. It reduced also significantly the virulence of the strain in two in vivo models (the nematode C. elegans and the zebrafish). The expulsion of the phage restored the regulation of the locus isd, the siderophore production, the biofilm formation and the virulence of the strain. The mutation of the fur gene within the colonizing strain enabled us to determine that the phage ROSA affect the the bacteria in a Fur-independent manner. Finally we determined the prevalence of these colonizing strains in skin and soft tissue infections (diabetic foot ulcers). We observed that 20% (39/195) of the strains harboured this insertion and 89% belonged to the clonal complex CC8. This colonizing strain by its low virulence potential must be detected in the aim to contribute to a sounder use of antibiotic treatment, an important point in front of the increase of multidrug resistant bacteria.