Evaluation par des études in vitro et in vivo de l'implication des biofilms dans la virulence des staphylocoques à coagulase négative

par Ali Chokr

Thèse de doctorat en Microbiologie infectieuse

Sous la direction de Saïd Jabbouri.

Soutenue en 2006

à Littoral , en partenariat avec Laboratoire de recherche sur les biomatériaux et les biotechnologies (Boulogne-sur-mer, Pas-de-Calais) (laboratoire) .

mots clés

• Substance polymérique extracellulaire (SPEC)
• Polysaccharide intercellular adhesin (PIA)
• Opérion ica ADBC
• Acide teichoïque
• Staphylocoques à coagulase négative
• Infections nosocomiales
• Biofilms
• Virulence (microbiologie)
• Cochon d'Inde -- Animaux de laboratoire -- Infections

Résumé

Les staphylocoques à coagulase négative (SCN) sont parmi les germes le plus isolés des infections associées aux implants médicaux. L'aptitude des SCN à former des biofilms (B) semble jouer un rôle essentiel dans leur virulence. Le PIA (P) est l'un des polymères le mieux caractérisé des constituants des biofilms. Sa biosynthèse est encodée par l'opéron icaADBC (I). Après avoir constitué un souchier représentatif d'isolats cliniques et commensaux de SCN, nous avons étudié in vitro le lien existant entre les trois paramètres B, I et P. Seulement, un tiers des SCN sont B+. Les S. Epidermidis commensaux, et contrairement à ceux d'origine clinique, sont P- et l'opéron ica est 2,5 fois moins fréquemment présent dans leurs génomes. Nous avons remarqué que certaines souches B+ mais P-, alors que d'autres P+ mais B-. L'étude de la structure chimique des constituants de la fraction déprotéinisée du biofilm a confirmé ces résultats. Nous avons ensuite évalué in vivo l'implication de B, I et P dans la virulence de certains SCN dans un modèle animal d'infection. La souche de référence RP62A du type (B+, I+, P+), et contrairement à la TM300 du type négatif (B-, I-, P-), maintient une infection dans ce modèle. Les isolats cliniques de S. Epidermidis du type (B+, I+, P+) maintiennent également une infection. Curieusement, certains S. Epidermidis cliniques et commensaux du type négatif sont capables de développer une infection. Dans ce modèle, l'aptitude à former du biofilm pourrait être indispensable pour la virulence de certaines souches. Cependant pour d'autres, cette aptitude n'est pas suffisante et impliquerait d'autre(s) facteur(s) de virulence qui restent à déterminer.

Titre traduit

In vitro and in vivo evaluation studies of biofilm involvement in the virulence of coagulase negative staphylococci

Résumé

Coagulase-negative staphylococci (CoNS) are among the most pathogens isolated in prosthetic device-related infections. Their ability to form biofilms (B) is believed to make them more resistant to antibiotic treatments and immune host defence system. Amongst the most clearly characterized components of staphylococcal biofilm is the PIA (P) which is synthesized by the icaADBC operon (I). PIA seemed to be essential for biofilm formation. We assessed in vitro the link between these three parameters (B, I, P) in clinical and commensal CoNS isolates. Only the third of clinical and commensal strains forms biofilm in vitro. Commensal strains of S. Epidermidis were P- and they are 2. 5 times less I+. Some strains were B+ but P- while others were P+ But B-. Structural analyses show that the biofilm of certain strains contains PIA and teichoïc acid (TA), while that of others contains only TA. Using an animal model we carried out the involvement of B, I and P parameters in the ability of CoNS to maintain an infection in vivo. We have shown that the model strain, S. Epidermidis RP62A known as (B+, I+, P+) was able maintain an infection in vivo whereas, the other model strain, S. Carnosus TM300 known as (B-, I-, P-) was not. Examined with other clinical S. Epidermidis, the type (B+, I+, P+) confers the ability to maintain an infection in vivo. Surprisingly some clinical and commensal isolates having the negative profile were also able to maintain an infection in vivo. Depending on the strains, and more than the presence of ica locus and in vitro-biofilm formation ability, S. Epidermidis probably needs an other potential virulent factor(s) to be able to maintain an infection in vivo.