Genetic and biochemical basis of emerging antibiotic resistance mechanisms in Acinetobacter species

• Auteur / Autrice : Rémy Bonnin
• Direction : Patrice Nordmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie [procaryote et eucaryote]
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse de séquence d'ADN

Génotype

Éléments transposables d'ADN

Multirésistance bactérienne aux médicaments

effets des médicaments et substances chimiques

Acinetobacter baumannii

Résumé

Le genre Acimtobacter groupe des bacilles à coloration de Gram négatif, aérobie strict et oxydase négatif responsable principalement d'infections nosocomiales sévères chez des patients immunodéprimés. La récente émergence d'acquisition de résistances aux antibiotiques notamment aux p-lactamines au sein de ce genre complique énormément la gestion des infections qui lui sont liées. Ce travail a, tout d'abord, abordé la caractérisation structurale et fonctionnelle des îlots de résistance génomiques de type AbaR chez A. Baumannii. Une structure conservée de type transposon de classe II de ces îlots de type AbaR dont un module de transposition complexe a été mise en évidence. Cette partie du travail a permis une meilleure compréhension de la genèse de cette structure génétique. L'analyse des mécanismes de résistances émergents aux ß-lactamines chez A. Baumannii a permis d'identifier les propriétés biochimiques de même que les mécanismes génétiques d'acquisition de la première p-lactamase à spectre étendue de type GES (GES-14) hydrolysant de toutes les ß-lactamines. L'étude de son environnement génétique a mis en évidence que les gènes blaNDM ₋₁/₋₂ sont mobilisé par une structure de type transposon (Tn125). Ce transposon de 10,099 pb est encadré par deux copies de la séquence d'insertion lSAba125. Afin de déterminer si l'émergence de ces gènes chez A. Baumannii était la conséquence de la diffusion d'un clone, d'un plasmide ou d'une structure génétique, nous avons étudié une collection de souches possédant le gène blaNDM ₋₁/₋₂ d'origine géographique variée. Dans le cadre de la recherche de progéniteur de p-lactamase, quatre nouvelles carbapénèmases de classe D intrinsèque aux espèces Acinetobacter calcoaceticus, Acinetohacter haemolyticus, Acinetobacter johnsonii et Acinetobacter bereziniae. De manière générale, ce travail contribue à préciser les mécanismes d'acquisition de la résistance aux antibiotiques chez un pathogène humain d'importance grandissante.

The genus Acinetobacter corresponds to Gram-negative aerobes responsible for severe nosocomial infections in immunocompromised patient. The recent emergence of acquisition of antibiotic résistance in this species greatly complicates the management of infections associated with it. The objectives of our work have included on the one hand in a study of structural and functional of AbaR-type genomic islands in A. Baumannii. A conserved structure of AbaR-type genomic islands has been demonstrated including a complex transposition module. On the other hand, our job consisted in to analyze the emerging mechanisms of résistance to ß-lactams in A. Baumannii. In this context, we determined the biochemical properties and mechanisms of acquisition of a extended-spectrum P-lactamase (ESBL) GES-14 with carbapenemase properties showing hydrolysis of all ß-lactam antibiotics and a peculiar genetic environment leading to resistance to carbapenems. This was the first report of a p-lactamase able to hydrolyze significantly all- ß-lactams. The dissemination of the worrisome NDM-type gene in A. Baumannii has been evidenced. This transposon of 10,099 bp in size was bracketed by two copies of lSAba125. In order to determine if the emergence of the blaNDM ₋₁/₋₂ genes was linked to a clone, a plasmid or a genetic structure, a collection of NDM-producing A. Baumannii from wolrdwide origin was studied. Four new class D carbapenemases intrinsic to Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter haemolytiens, Acinetobacter johnsonii and Acinetobacter bereziniae were characterized. In the latest species, a carbapenem-resistant isolate was identified. The résistance to carbapenems was mediated by mutations in promoter sequences leading to overexpression. This finding was verified by qRT-PCR. Overall, this work helps to clarify the mechanisms of acquisition of antibiotic resistances in a increasingly important pathogen.