Francisella et antibio-resistance : aspects génétiques, phénotypiques et cliniques

par Vivien Sutera

Thèse de doctorat en Virologie - Microbiologie - Immunologie

Sous la direction de Max Maurin.

Le président du jury était Thomas Henry.

Le jury était composé de Patricia Renesto.

Les rapporteurs étaient Bernard La Scola, Gérard Lina.


  • Résumé

    Francisella tularensis est une bactérie à Gram négatif intracellulaire facultative, agent causal de la tularémie. Cette zoonose est induite principalement par deux sous espèces : F. tularensis subsp. tularensis (type A) et F. tularensis subsp. holarctica (type B) retrouvées respectivement en Amérique du Nord et dans tout l’hémisphère Nord. Cette seconde sous espèce, moins virulente que la première induit majoritairement des formes cliniques de sévérité moyenne à modérée dites ganglionnaires. Leur traitement est basé sur l’utilisation des antibiotiques de la classe des fluoroquinolones ou des tetracyclines, l’utilisation des aminosides étant réservée aux formes graves. Les adénopathies évoluent cependant souvent vers la suppuration et la chronicité (20 à 40% des cas), malgré l’administration d’un traitement antibiotique adapté.Les travaux réalisés visent à étudier l’hypothèse de l’émergence de la résistance bactérienne chez Francisella, expliquant ces échecs thérapeutiques. Ils sont basés sur le développement et l’étude d’un modèle d’évolution in vitro de la bactérie en présence de ciprofloxacine, une fluoroquinolone. Nos travaux ont confirmé la capacité de la bactérie à évoluer vers un haut niveau de résistance à ces antibiotiques, corrélée à l’accumulation de mutations dans les gènes codant pour les topoïsomérases de type II. De plus, nous avons observé la présence sur l’ensemble des souches de F. tularensis subsp. holarctica d’un niveau de résistance cliniquement significatif induit par des mutations modifiant la sous-unité GyrA de l’ADN gyrase sur les acides aminés en position 83 et 87. La recherche de ce marqueur dans des prélèvements de patient en échec thérapeutique suite à divers traitements antibiotiques s’est avérée infructueuse.Après avoir vérifié l’action de l’antibiotique sur les bactéries dans le compartiment intracellulaire (fibroblates), nous avons recherché les autres mutations induites lors de l’évolution de Francisella en présence de fluoroquinolones. Cette étude a permis l’implication de plusieurs systèmes de transports transmembranaires dans la résistance antibiotique. Nous avons également révélé l’existence d’une seconde cible majeure impliquée dans le métabolisme du fer de la bactérie. L’altération de cette cible (FupA/B) en plus d’être associée à une augmentation de la résistance aux fluoroquinolones est corrélée à une forte diminution de la capacité de la bactérie à se multiplier dans les cellules phagocytaires.

  • Titre traduit

    Francisella and antibiotic resistance : genetic, phenotypic and clinical aspects


  • Résumé

    Francisella tularensis is a gram-negative facultative intracellular bacterium, causing tularemia. This zoonosis is mainly related to two subspecies: F. tularensis subsp. tularensis (type A) and F. tularensis subsp. holarctica (type B) in North America and throughout the Northern Hemisphere, respectively. Infections with this second subspecies, less virulent than the first one, predominantly induce glandular clinical forms of mild to moderate severity. Their treatment is based on antibiotherapy using a fluoroquinolone or a tetracycline. The use of aminoglycosides is reserved for severe clinical forms. The lymph nodes infection, however, often become chronic (20 to 40% of cases), despite administration of an appropriate antibiotic treatment.The aim of this study was to verify the hypothesis of the emergence of bacterial resistance in Francisella, which could explain treatment failures. It is based on the development and study of an in vitro evolutionary experiment of the bacterium in the presence of ciprofloxacin, a fluoroquinolone. Our work confirmed the bacterium's ability to evolve towards a high-level of resistance to fluoroquinolones, this evolution being correlated with the accumulation of mutations in the genes encoding for type II topoisomerases. In addition, we observed in all strains of F. tularensis subsp. holarctica resistant to fluoroquinolones at a clinically significant level, the presence of mutations altering the GyrA subunit of DNA gyrase at amino acids positions 83 and 87. The research of this marker in clinical samples from patients with treatment failure following appropriate antibiotic treatment was however unsuccessful.After checking the action of antibiotics on bacteria internalized in the intracellular compartment in fibroblast cells, we looked for other mutations induced during the evolution of Francisella to resistance to fluoroquinolones. This study unveiled the involvement of several transmembrane transport systems in antibiotic resistance. We also revealed the existence of a second major target involved in Francisella iron metabolism. The alteration of this target (FupA/B), in addition to being associated with an increase in fluoroquinolone resistance, is correlated with a sharp decrease in the ability of the bacteria to multiply in phagocytic cells.


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