Développement d'une nouvelle génération de pansements antimicrobiens à base d'enzyme à activité lactonase

Development of a new generation of antimicrobial bandages containing lactonases

• Auteur / Autrice : Benjamin Rémy
• Direction : Eric Chabrière, David Daude
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Biochimie structurale
• Date : Soutenance le 19/09/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mephi (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Bleves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Daude, Sophie Bleves, Antoine Andremont, Alain Filloux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Andremont, Alain Filloux

Mots clés

Mots clés contrôlés

microbiologie

Pansements occlusifs

Virulence

Enzymes

pharmacologie

Antibactériens

Biotechnologie

effets des médicaments et substances chimiques

Bactéries

Détection du quorum

Mots clés libres

Quorum sensing

Résumé

Des bactéries utilisent un système de communication, quorum sensing (QS), qui leur permet de synchroniser leur comportement proportionnellement à la densité de population. Des bactéries pathogènes utilisent le QS pour coordonner leur virulence et la formation de biofilm. Bloquer le QS, quorum quenching (QQ), constitue donc une piste pour étendre l'arsenal thérapeutique antibactérien. Durant cette thèse, SsoPox, une lactonase hyperstable hydrolysant les acyl homosérine lactones (AHL) impliquées dans le QS de bactéries à Gram négative pathogènes comme P. aeruginosa, a été étudiée. Son utilisation dans des pansements contre les infections à P. aeruginosa a été évaluée. La résistance aux contraintes industrielles liées aux procédés de fabrication des pansements a été évaluée. SsoPox s'est montrée résistante à la chaleur, aux solvants organiques, au stockage à température ambiante et à la stérilisation. L’efficacité de l’enzyme a été montrée sur 2 souches modèles et 51 isolats cliniques de P. aeruginosa. SsoPox a été plus efficace que 2 inhibiteurs du QS. L’efficacité de l’enzyme est aussi conservée après immobilisation. Une étude phénotypique et moléculaire du QQ enzymatique de P. aeruginosa a été réalisée entre SsoPox et une autre lactonase GcL ayant un spectre d'action distinct sur les AHL. In vitro, il a été mis en évidence des impacts différents entre les 2 enzymes sur les facteurs de virulence et le biofilm. In vivo, il a été montré que seul SsoPox réduit la virulence de P. aeruginosa. L’expression des gènes du QS et le protéome ont confirmé des différences entre GcL et SsoPox. Ainsi SsoPox semble constituer un bon candidat pour le développement de pansements innovants.

Bacteria use a communication system, or quorum sensing (QS), to synchronize group behaviors according to population density. Some pathogens use QS to coordinate virulence and biofilm formation. Interfering with QS, or quorum quenching, represents a target to extent antibacterial drug resources. Along this PhD project, SsoPox, a hyperstable lactonase, hydrolyzing acyl homoserine lactones (AHL) involved in the QS of Gram-negative pathogen bacteria like Pseudomonas aeruginosa was studied. SsoPox was studied and characterized for its use in wound dressing against P. aeruginosa infection. The enzyme resistance to industrial constraints encountered during wound dressings manufacturing processes was estimated. SsoPox demonstrated a high tolerance to heat, organic solvents, ambient temperature storage and to sterilization processes. The enzyme efficiency was shown on 2 model strains and 51 clinical isolates of P. aeruginosa. SsoPox was also more efficient than 2 well characterized QS inhibitors. The enzyme kept its efficiency even when immobilized. A last part was dedicated to phenotypical and molecular study of enzymatic QQ of P. aeruginosa. SsoPox and another lactonase GcL, having distinct AHL specificities, were compared. In vitro experiments highlighted different impacts between the enzymes on virulence factors and biofilm. An in vivo study showed that SsoPox, unlike GcL, was able to reduce P. aeruginosa virulence. QS gene expression and proteome study confirmed distinct impacts between each enzyme treatment s. Thus, SsoPox seems to be a prime candidate for development of innovative medical devices.