Effets antibactériens sur Pseudomonas aeruginosa des donneurs de monoxyde de carbone

by Mathieu Desmard

Doctoral thesis in Physiopathologie

Under the supervision of Jorge Boczkowski.

defended on 13-12-2010

in Paris Est , under the authority of Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2010-2015) , in a partnership with Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil) (laboratoire) .

Thesis committee President: Alain Berdeaux.

Thesis committee members: Jorge Boczkowski, Lhousseine Touqui.

Examiners: Rémi Nevière, Dan Longrois.

  • Alternative Title

    Antimicrobial effects of carbon monoxide


  • Abstract

    The search of new molecules to fight Pseudomonas.aeruginosa is of paramount importance. The use of broad spectrum antibiotics has greatly increased the antibiotic resistance of P.aeruginosa. In spite of this situation, no new drug against P.aeruginosa has been successfully introduced into the clinic in the past 2 decades. Carbon monoxide (CO) could act as an effective inhibitor of the respiratory chain in P. aeruginosa but the practical use of this gas as an antibacterial molecule is hampered by its toxicity and difficulty to manipulate. A recent fundamental development in the field of CO research has been the discovery of carbon monoxide-releasing molecules (CO-RMs), which serve as carriers for the delivery of controlled amounts of CO in biological systems.Here, we show that CO-RMs possesse bactericidal properties against P.aeruginosa. This antimicrobial effect of CO-RMs occurs at non toxic concentrations for eukaryotic cells and is mediated by an interaction of CO liberated by the carrier with bacterial respiratory chain. We present in vivo results showing that CO-RMs decrease bacterial inoculum and increase survival in mice following P.aeruginosa bacteraemia. A comparison of 4 CO-RMs with different chemical structures suggests that the presence of a transition metal center plays an important role in the antibacterial activity of CO-RMs. Another important finding presented in this work is the inhibition of the antibacterial activity of some CO-RMs by thiol containing molecules. This finding could deserve the possibility to use concerning CO-RMs as anti-infective agent.Considering results presented in this work, inhibition of respiratory chain could be considered as a promising new mechanism for the research in new pharmaceutical agent to fight P.aeruginosa infections.


  • Abstract

    La recherche de nouvelles molécules pour combattre Pseudomonas.aeruginosa est d'une grande importance. L'utilisation des antibiotiques a spectre large a grandement accru la résistance de P.aeruginosa aux antibiotiques. Malgré cette situation, aucune nouvelle drogue active sur P.aeruginosa n'a été introduite en pratique clinique durant les 2 dernières décennies. Le monoxyde de carbone (CO) pourrait agir comme un inhibiteur efficace de la chaîne respiratoire de P.aeruginosa mais l'utilisation pratique de ce gaz comme molécule antibactérienne est gênée par sa toxicité et les difficultés de manipulation. Une avancée fondamentale récente dans le domaine de la recherche sur le CO a été la découverte des « carbon monoxide releasing molecules » (CO-RMs), qui servent de transporteur et délivre des quantités contrôlées de CO aux systèmes biologiques.Nous montrons ici que les CO-RMs possèdent des propriétés antibactériennes contre P.aeruginosa. Cet effet antibactérien des CO-RMs à lieu à des concentrations non toxiques pour les cellules eucaryotes et passe par une interaction du CO libérer par le transporteur avec la chaîne respiratoire bactérienne. Nous présentons des résultats in vivo montrant que les CO-RMs diminuent l'inoculum bactérien et augmentent la survie des souris après une bactériémie à P.aeruginosa. La comparaison de 4 CO-RMs ayant différente structures chimiques suggère que la précence d'un métal de transition joue un rôle important dans l'activité antibactérienne des CO-RMs. Une autre découverte importante présentée dans ce travail est l'inhibition de l'activité antibactérienne de certain CO-RMs par les molécules contenant des résidus thiols. Cette découverte limite la possibilité d'utiliser les CO-RMs concernés comme des agents anti-infectieux.En considérant les résultats présentés dans ce travail, l'inhibition de la chaîne respiratoire pourrait être considérée comme un nouveau mécanisme prometteur pour la recherche de nouveaux agents pharmaceutique pour combattre les infections à P.aeruginosa.

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