Pathogénie, régulation et impact des antibiotiques sur l’expression de la leucocidine de Panton Valentine sécrétée par Staphylococcus aureus

Pathogenesis, regulation and antibiotics impact on Staphylococcus aureus Panton-Valentine leukocidin expression

• Auteur / Autrice : Oana Dumitrescu
• Direction : Gérard Lina
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bactériologie
• Date : Soutenance le 08/12/2009
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fédératif de Recherche Lyon-Est
• Jury : Président / Présidente : François Vandenesch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Moreillon, Jean-Philippe Lavigne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Gutmann, Jacques Schrenzel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules -- Croissance -- Régulation

Ostéomyélite

Pneumonie

Staphylocoque doré

Mots clés libres

Staphylococcus aureus

Leucocidine de Panton Valentine

Pneumonie nécrosante

Ostéomyélite

Antibiotiques anti-toxiniques

Régulation

SarA

Rot

Staphylococcus aureus

Panton-Valentine leukocidin

Necrotizing pneumonia

Osteomyelitis

Antibiotics

Regulation

SarA

Rot

Résumé

S. aureus est un pathogène humain qui produit une grande variété de facteurs de virulence, dont la leucocidine de Panton Valentine. Cette toxine est à l’origine de symptomatologies potentiellement sévères telles que la pneumonie nécrosante et l’ostéomyélite compliquée récidivante. Malgré la faible prévalence des gènes de la PVL au sein de souches de S. aureus, nous assistons à une émergence et à une diffusion de souches S. aureus résistantes à la méticilline d’origine communautaire (SARM-C) produisant la PVL. Bien que hautement conservée au sein de différents génomes, la PVL produite par les souches SARM-C américaines USA300 porte une substitution His176Arg avec un impact potentiel sur la fonctionnalité de la PVL. Nous avons étudié la distribution de ce polymorphisme au sein d’une sélection de souches SARM-C isolées de divers continents et nous avons confirmé le rôle leucotoxique de la PVL envers les neutrophiles humains quel que soit le fond génétique de la souche d’origine. Nous avons mis au point un modèle expérimental de lapin afin d’étudier le rôle de la PVL secrétée par la souche USA300 dans la pathogenèse de l’ostéomyélite. La PVL s’est révélée être un déterminant de la gravité de la maladie en termes de persistance et extension de l’infection, ainsi que d’amplitude de la réaction inflammatoire. Dès lors que nous avons conforté le rôle pathogène de la PVL, nous avons exploré l’effet des antibiotiques sur l’expression de la leucocidine. Nous avons observé après traitement avec l’oxacilline et l’imipénème une augmentation de la production de PVL. Cette augmentation est le résultat d’une activation transcriptionnelle des gènes de la PVL, activation médiée par les protéines liant la pénicilline et des régulateurs de la virulence staphylococcique, sarA et rot. D’autres antibiotiques la clindamycine, le linézolide et la rifampicine exercent un effet inhibiteur sur la production de PVL et bloquent l’induction de toxine par les bêta-lactamines. Sur la base de ces observations, nous recommandons pour le traitement des infections sévères à S. aureus producteur de PVL l’utilisation de l’oxacilline en association avec la clindamycine ou la rifampicine pour S. aureus sensible à la méticilline et du linézolide pour le SARM.

S. aureus is a human pathogen producing a large variety of virulence factors such as the Panton Valentine leukocidin (PVL). This toxin has been epidemiologically related to severe diseases such as necrotising pneumonia and recurrent osteomyelitis. The world wide spreading of PVL producing community acquired methicillin resistant S. aureus (CA-MRSA) has been reported. Although highly preserved within various genomes, the sequence of PVL produced by the american CA-MRSA strain USA300 carries a His176Arg substitution with a potential impact on the functionality of the leukocidin. We studied the distribution of this polymorphism within a selection of CA-MRSA strains isolated from various continents and we confirmed PVL toxicity towards human neutrophiles regardless to the genetic background of the harboring strain. We used an experimental rabbit model in order to study the relevancy of USA300 secreted PVL in the pathogenesis of osteomyelitis. We showed that PVL is a determinant of disease severity in terms of persistence and extension of the infection, as well as amplitude of the inflammatory reaction. We investigated the effect of antibiotics on the expression of the leukocidin. We observed increase PVL production after oxacilline and imipenem treatment. This was the consequence of trascriptional activation of PVL genes, mediated by penicillin binding proteins and S. aureus virulence regulators sarA and rot. Other antibiotics such as clindamycin, linezolid and rifampicin decreased PVL production and suppressed the inductor effect of beta-lactams. Based on these observations, we recommend for the treatment of the severe PVL induced diseases the use of oxacillin associated with either clindamycin or rifampicin for methicillin susceptible S. aureus or linezolid for MRSA.