Identification, résistance, virulence et typage : une nouvelle application de la spectrométrie de masse pour la microbiologie clinique

Identification, resistance, virulence and typing : a new application of mass spectrometry for clinical microbiology

• Auteur / Autrice : Yannick Charretier
• Direction : Jérôme Lemoine, Arnaud Salvador
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 18/03/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences Analytiques. Lsa
• Jury : Président / Présidente : François Vandenesch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Salvador, Jean-Philippe Charrier, Jacques Schrenzel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julia Chamot-Rooke, Marie-Cécile Ploy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse

Antibiotiques

Virulence (microbiologie)

Identification

Mots clés libres

Identification

Typage

Résistance

Virulence

Antibiotique

Spectrometrie de masse

Caractérisation

Microbiologie

Identification

Typing

Resistance

Virulence

Antibiotic

Mass spectrometry

Characterization

Microbiology

Résumé

La spectrométrie de masse de type MALDI-TOF vient d'être largement adoptée dans les laboratoires de microbiologie clinique, qu'ils soient de ville ou hospitalier. Le MALDI-TOF est maintenant utilisée en routine pour l'identification des micro-organismes. Les micro-organismes sont identifiés en quelques minutes à un coût minime et avec une meilleure précision qu'en utilisant les méthodes conventionnelles. Le MALDI-TOF permet une identification microbienne révolutionnaire mais il ne permet pas aisément la détection de résistances aux antimicrobiens ou de facteurs de virulence. Le travail de thèse a eu pour objectif d'adresser cette problématique : est-il possible d'identifier, de typer un micro-organisme et de détecter sa résistance ou sa virulence par spectrométrie de masse ? Pour cela, l'utilisation d'une chromatographie liquide conventionnelle couplée à un spectromètre de type triple-quadripôle travaillant en mode SRM a été proposée. Nous avons démontré que la caractérisation complète des micro-organismes était possible à l'aide d'une seule méthode. La preuve de concept a été apportée pour des bactéries à Gram positive, à Gram négative et pour des levures. L'approche a été démontrée pour la détection des mécanismes majeurs de résistance aux bêta-lactamines, aux glycopeptides et aux azolés. La détection de toxines a également été démontrée. Fort de ces démonstrations, une évaluation clinique a été réalisée avec des souches et des hémocultures cliniques. La caractérisation de staphylocoques dorés, une des espèces capitales dans les maladies infectieuses du fait de sa prévalence, de sa sévérité et de sa résistance aux antibiotiques, a été engagée pour illustrer l'intégration de l'approche ESI-MS. La méthode SRM développée a permis en moins de deux heures d'obtenir des résultats en parfait accord avec les méthodes conventionnelles. Ce concept ouvre de nouveaux horizons pour la spectrométrie de masse en microbiologie clinique

Whole cell mass spectrometry based on MALDI-TOF technology has been broadly embraced in clinical microbiology. MALDI-TOF is routinely used for microbial identification. WC-MS is faster, more accurate and cheaper for large laboratories than conventional biochemical tests. MALDI-TOF revolutionizes microbial identification but the selection of the right antibiotic treatment still requires time consuming antibiotic susceptibility testing. Thesis work is dedicated to answer to this problematic : it is possible to perform identification of a micro-organism to the species or sub-species level and to detect its resistance or its virulence by mass spectrometry ? To this purpose, a conventional bore chromatography coupled to a triple-quadripole mass spectrometer in SRM mode is proposed. We show that complete microorganism characterization was possible thanks to only one method. A proof of concept was given for Gram negative, for Gram positive and for yeasts. The approach was extended to major resistance mechanisms to beta-lactamin, to glycopeptides and to azoles. Toxins detection was also proved. Driven by this success, a clinical evaluation was carried out based on strains and blood culture. Staphylococcus aureus was chosen to illustrate ESI-MS approach integration. This common Gram positive commensal bacteria is responsible for both community- and hospital-acquired infections. The developed SRM method allows obtaining results in less than two hours in perfect agreement with conventional methods. This concept opens new horizons for mass spectrometry in clinical microbiology