Séquences d'insertion et résistance aux β-lactamines chez Acinetobacter baumannii

Sequences of insertion and beta-lactams resistances in Acinetobacter baumannii

• Auteur / Autrice : Pauline Mugnier
• Direction : Patrice Nordmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique

Résistance aux antibiotiques

Résistance aux bêta-lactamines

Acinetobacter baumannii

Résumé

La résistance acquise aux carbapénèmes chez Acinetobacter baumannii est essentiellement liée à l’expression d’oxacillinases acquises aux propriétés de carbapénèmases (CHDLs). On observe en particulier, l’émergence de souches productrices de l’oxacillinase OXA-23. Le gène blaOXA-23 est encadré de deux copies de la séquence d’insertion ISAba1 en orientations opposées, formant ainsi le transposon composite Tn2006. Notre travail a constitué tout d’abord, à caractériser la fonctionnalité de ISAba1, par des expériences de conjugaison et de transposition, et nous avons montré que ISAba1 transposait chez Escherichia coli. ISAba1 possède deux cadres de lectures (orfA et orfB) correspondant possiblement à un seul gène codant une transposase en cas de fusion de cadre de lecture. Afin de confirmer cette hypothèse, nous avons modifié la constitution de l’heptamère d’adénines situé entre les deux orfs A et B de ISAba1, ce qui a conduit à une augmentation de la fréquence de transposition de ISAba1. Ceci a permis de valider l’hypothèse d’une régulation négative de l’expression de la transposase par un mécanisme de décalage de cadre de lecture. D’autre part, nous avons montré que le transposon Tn2006, formé par les 2 copies de ISAba1, était également capable de transposition et contribuait à la mobilisation du gène blaOXA-23. Afin de déterminer si l’émergence du gène blaOXA-23 était la conséquence de la diffusion d’un clone, d’un plasmide ou d’une structure génétique particulière, nous avons étudié une collection de 20 souches de A. Baumannii possédant le gène blaOXA-23 d’origine géographique variée. Au sein de ces souches, le gène blaOXA-23 était localisé soit sur le chromosome soit sur des plasmides et associé à 4 structures génétiques différentes, au sein de huit types de clones différents. Nous avons identifié une propagation complexe et dynamique du gène blaOXA-23. Le gène blaOXA-23 pouvant être porté par des plasmides, nous avons mis au point une nouvelle technique basée sur la PCR (AciPBRT) pour classer les plasmides de A. Baumannii. La technique AciPBRT a été appliquée a une collection d’isolats cliniques de A. Baumannii résistants aux antibiotiques possédant les gènes blaOXA-58 et blaOXA-23. Nous avons également montré que Acinetobacter lwoffii possédait un gène naturel chromosomique codant pour une oxacillinase aux propriétés de carbapénémases, OXA-134. Cette espèce constitue donc un réservoir de gènes de carbapénémases pouvant potentiellement disséminer à travers les différentes espèces du genre Acinetobacter. Enfin, nous nous sommes intéressés à la séquence d’insertion ISCR2. Ce nouvel élément génétique serait impliqué dans la mobilisation du gène codant la BLSE VEB-1a chez A. Baumannii.

Acquired carbapenem resistance in Acinetobacter baumannii is mostly related to the carbapenem-hydrolyzing class D β-lactamases (CHDLs). The emergence of OXA-23-producing A. Baumannii is increasingly reported. Previous studies showed that the blaOXA-23 gene was flanked by two copies of the insertion sequence ISAba1, that are located in opposite orientation, forming the composite transposon Tn2006. The first objective of our study was to determine the functionality of ISAba1 by transposition experiments, and we demonstrated the transposition ability of ISAba1 in E. Coli. By site-directed mutagenesis, we modified the A7 motif between the orfA and orfB genes and the transposition frequency of ISAba1 increased. We demonstrated that the expression of the ISAba1 transposase-encoding gene was downregulated by translational frameshifting. We also demonstrated that, Tn2006 was capable of transposition and involved in blaOXA-23 gene mobilization. In order to determine whether the current emergence of the blaOXA-23 gene was related to the dissemination of a single clone, a single plasmid, or a given genetic structure, we analyzed a collection of blaOXA-23 carrying A. Baumannii isolates recovered from different countries. In these isolates, the blaOXA-23 gene was located either on the chromosome or on plasmids, and associated with 4 different genetic structures, identified in eight different clones. In order to follow the diffusion of plasmids carrying antibiotics resistance genes in general, and blaOXA-23 gene in particular, we developed a PCR scheme that aimed to classify plasmids of A. Baumannii according to their replicase family types. The AB-PBRT technique was applied on a collection of multidrug resistant A. Baumannii clinical isolates carrying the blaOXA-58 or blaOXA-23 carbapenemase genes, and therefore demonstrated the usefulness of this epidemiological tool. Additionally, we showed that A. Lwoffii intrinsically possesses a chromosomal gene encoding OXA-134. That species may therefore constitute a reservoir for carbapenemase genes that may spread among other Acinetobacter species. Finally, we studied the insertion sequence ISCR2, a novel genetic element likely at the origin of the mobilization of the VEB-1a ESBL encoding gene in A. Baumannii.