Diversités génétique et phénotypique de Staphylococcus aureus au cours de la mucoviscidose

par Agathe Boudet

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Catherine Dunyach.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec VBIC- Virulence Bactérienne et Infections Chroniques (laboratoire) et de Bacterial virulence and infectious disease (equipe de recherche) depuis le 16-12-2020 .


  • Résumé

    La mucoviscidose est une maladie génétique qui concernait 7114 personnes en France en 2017 dont 56% sont des adultes. Du fait de cette anomalie génétique, ces patients vont être plus exposés aux risques infectieux et notamment pulmonaires dès leur plus jeune âge. Le Staphylococcus aureus représente l'un des premiers microorganismes pathogènes opportunistes qui va coloniser le tractus respiratoire du jeune patient mais c'est également la bactérie la plus fréquemment isolée dans les échantillons du tractus respiratoire du sujet atteint de mucoviscidose. Chez certains patients, les souches de S.aureus impliquées sont multi-résistantes aux antibiotiques (« SARM », i.e. S. aureus méticillino-résistant). De plus, S.aureus est un pathogène pouvant synthétiser de nombreux facteurs de virulence comme la leucocidine de Panton-Valentine (PVL) ou la toxine du choc toxique staphylococcique (TSST-1) dont les conséquences cliniques gravissimes sont démontrées chez certains sujets non atteints par la mucoviscidose. Très peu d'études ont été menées jusqu'à présent, dans le cadre de la mucoviscidose, pour caractériser et comprendre comment évoluent ces souches et pour évaluer les conséquences cliniques des toxines TSST-1 et PVL sur la fonction respiratoire des patients. D'autres caractéristiques phénotypiques comme le rôle du biofilm et la dynamique de sa formation ont été très étudiés dans le cas de P. aeruginosa, mais il n'existe que peu d'études portant sur S. aureus provenant de patients atteints de mucoviscidose. Parmi les différentes méthodes d'étude de la formation de biofilm, la mise en évidence de la formation de biofilm précoce a été utilisée à l'aide du BioFilm Ring Test (BRT) (Biofilm Control, St Beauzire, France) pour étudier des souches de S. aureus d'infections chroniques ostéoarticulaires. Cette méthode permet également la détermination de concentrations minimales inhibitrices du biofilm (CMIB) par la technique de l'Antibiofilmogram® et peut-être influencée par le milieu de culture. Elle n'a toutefois pas été appliquée jusqu'alors à des souches de S. aureus isolées en contexte mucoviscidose. Une première partie du travail sera d'étudier les profils de diversité (diversité globale, diversité en lien avec la résistance, diversité en lien avec la virulence, …) au cours de la colonisation chronique chez les patients atteints de mucoviscidose (étude longitudinale) puis d'étudier la diversité génétique et phénotypique de souches de S. aureus particulières, SARM et souches hébergeant les gènes codant pour les toxines à l'aide notamment du séquençage complet de génome. Dans une seconde partie la mise au point de l'analyse du biofilm précoce en milieu Artificial Sputum Medium (ASM), milieu mimant les expectorations des patients atteints par la mucoviscidose pour la réalisation d'antibiofilmogrammes de SARM sera réalisée afin d'étudier l'évolution de la capacité à former du biofilm mais aussi l'évolution de la résistance aux antibiotiques des souches en biofilm vis-à-vis des principales molécules utilisées dans les stratégies de lutte anti-SARM chez les patients atteints de mucoviscidose.

  • Titre traduit

    Genetic and phenotypic diversity of Staphylococcus aureus in cystic fibrosis


  • Résumé

    Cystic fibrosis is a genetic disease that affected 7114 people in France in 2017, 56% of whom are adults. Because of this genetic abnormality, these patients will be more exposed to infectious and particularly pulmonary risks from an early age. Staphylococcus aureus is one of the first opportunistic pathogenic microorganisms that will colonize the young patient's respiratory tract, but it is also the bacterium most frequently isolated from the respiratory tract samples of the cystic fibrosis patient. In some patients, the S.aureus strains involved are multi-antibiotic resistant ("MRSA," i.e. S. aureus meticillino-resistant). Moreover, S.aureus is a pathogen that can synthesize many virulence factors such as Panton-Valentine leucocidine (PVL) or Toxic Shock Syndrome Toxin (TSST-1) whose severe clinical consequences are demonstrated in some subjects not affected by cystic fibrosis. To date, very few studies have been conducted, to understand how these strains evolve in the context of cystic fibrosis, and to assess the clinical consequences of TSST-1 and PVL toxins on patients' respiratory function. Other phenotypic characteristics such as the role of biofilm and the dynamics of its formation have been extensively studied in the case of P. aeruginosa, but there are few studies of S. aureus from cystic fibrosis patients. Among the different methods of studying biofilm formation, the evidence of early biofilm formation was used using the BioFilm Ring Test (BRT) (Biofilm Control, St Beauzire, France) to study strains of S. aureus of chronic osteoarticular infections. This method also allows the determination of minimum biofilm inhibitory concentrations (CMIB) by the technical Antibiofilmogram® and possibly influenced by the culture medium. However, it has not been applied to strains of S. aureus isolated in cystic fibrosis. This work will aim to : i) study diversity profiles (global diversity, diversity related to resistance, diversity related to virulence, ...) during chronic colonization in patients with cystic fibrosis. ii) study the genetic and phenotypic diversity of particular strains of S. aureus, MRSA and strains harboring genes encoding for toxins using, among other things, whole genome sequencing. iii) Analyse the kinetic of early biofilm formation in the Artificial Sputum Medium (ASM), an environment mimicking the sputum of patients with cystic fibrosis for the realization of MRSA Antibiofilmogram® will be carried out to study the evolution of the ability to form biofilm but also the evolution of antibiotic resistance of biofilm strains with antibiotics used in MRSA control strategies in cystic fibrosis patients.