Adaptation et Antibiotiques chez Enterococcus faecium

par Clara Sinel

Thèse de doctorat en Aspects molléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Vincent Cattoir.

Soutenue en 2016

à Caen , dans le cadre de École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime) , en partenariat avec Institut de biologie fondamentale et appliquée (Caen) (laboratoire) et de Normandie Université (autre partenaire) .

Le président du jury était Brice Felden.

Le jury était composé de Vincent Cattoir, Brice Felden, Pascale Serror, Frédéric Laurent , Jean-Christophe Giard.

Les rapporteurs étaient Pascale Serror, Frédéric Laurent .

mots clés

• Entérocoques -- Adaptation
• Résistance aux antibiotiques
• Ciprofloxacine
• Daptomycine
• ARN
• Génomique comparative
• Bactéries -- Adhésivité

Résumé

Cette étude correspond à une approche originale pour l’identification de facteurs impliqués dans la résistance aux antibiotiques et l’adaptation au stress antibiotique chez E. Faecium. Nous avons utilisé la souche E. Faecium Aus0004 appartenant au CC17. Par analyse génomique comparative de mutants isogéniques résistants à la daptomycine, deux nouvelles mutations apparaissant séquentiellement ont été identifiées dans les gènes cls et liaS. L’implication de ces gènes dans la résistance à la daptomycine a été confirmée expérimentalement. Cette résistance s’est avérée instable en absence de pression de sélection antibiotique par insertion d’IS inactivant l’opéron liaFSR. La détermination des CPM et FSM à la daptomycine d’une collection de 10 souches représentatives de E. Faecium a permis de mettre en évidence que les doses de daptomycine recommandées (4-6 mg/kg) seraient à risque pour la sélection de sous-populations résistantes. En parallèle, la technique du RNA-seq nous a permis d’étudier l’impact physiologique de concentration subinhibitrice (CSI) de ciprofloxacine, antibiotique très utilisé en clinique, avec la mise en évidence de l’induction significative de l’expression : i) du gène Efmqnr démontré comme impliqué dans la résistance intrinsèque aux fluoroquinolones chez E. Faecium ii) d’un gène acm, codant pour une adhésine majeure d’E. Faecium, avec une augmentation des capacités d’adhésion au collagène. Ce phénomène d’hyper-adhérence a aussi été observé au cours de l'étude de la réponse d’E. Faecium à des CSI de daptomycine. Ce dernier travail a permis de caractériser les premiers petits ARN régulateurs potentiellement impliqués dans la réponse au stress antibiotique.

Titre traduit

Adaptation & Antibiotics in Enterococcus faecium

Résumé

This study consists on an original approach for identifying factors involved in both antimicrobial resistance and adaptation to antibiotic stress in E. Faecium. We used the E. Faecium Aus0004 that belongs to the clonal complex CC17. By selection of isogenic daptomycin-resistant mutants and comparative genomic analysis, we identified two novel mutations in E. Faecium, sequentially acquired, in cls and liaS genes. Implication of these genes in daptomycin resistance was confirmed experimentally. This resistance appeared to be instable, without any antibiotic selective pressure, due to the IS insertion. IS insertion was responsible for the inactivation of the liaFSR operon. MPC and MSW values for daptomycin were determined using a collection of 10 representative E. Faecium strains. We highlighted that approved dosages of daptomycin (4-6 mg/kg) would be at risk to select resistant subpopulations. In parallel, using the RNA-seq technique, we studied the physiological impact of subinhibitory concentration (SIC) of ciprofloxacin, an antibiotic extensively used in clinic. We evidenced the significant induction of the expression of i) the Efmqnr gene demonstrated as involved in intrinsic fluoroquinolone resistance in E. Faecium, ii) the acm gene coding for an important E. Faecium adhesion, correlated with an increase of the adherence to collagen. This phenomenon was also observed using RNA-seq when E. Faecium was exposed to daptomycin SIC. This last work was completed by the characterization of the first regulatory small RNAs, of which some are suspected to be involved in antibiotic stress response.