Développement d’outils innovants pour l'étude de l’infection chronique

Development of innovative tools for the study of chronic infection

• Auteur / Autrice : Kevin Berrou
• Direction : Axelle Cadière, Jean-Philippe Lavigne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie/Biochimie/Chimie analytique
• Date : Soutenance le 30/01/2019
• Etablissement(s) : Nîmes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Risques et Société (Nîmes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CHROME (Nîmes)
• Jury : Président / Présidente : Hélène Marchandin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Axelle Cadière, Catherine Dunyach-Rémy, Benoît Roig
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Salvador, Carole Camarasa

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolites

Pied diabétique

Mots clés libres

Infection chronique

Microbiote

Métabolite volatil bactérien

Stir bar sorptive extraction

Chronic infection

Microbiota

Bacterial volatile metabolite

Stir bar sorptive extraction

Résumé

Un des enjeux majeurs dans la gestion de la plaie de pied diabétique est l’obtention d’informations permettant d’anticiper l’évolution de ces infections. Actuellement, il n’existe pas d’outils suffisamment efficaces qui permettent de distinguer une plaie colonisée d’une plaie infectée. L’approche proposée est basée sur discrimination de plusieurs bactéries fréquemment retrouvées dans les plaies chroniques de pied diabétique à partir de leur profil métabolique, et plus particulièrement des métabolites volatils qu’elles produisent. En effet, le dynamisme du métabolisme bactérien serait à même de mettre en évidence les changements qui s’opèrent dans la plaie. Dans un premier temps, une nouvelle méthodologie de concentration des métabolites volatils par Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) a été développée. Elle est basée sur l’utilisation de barreaux qui sont placés à la fois dans le milieu de culture et en espace de tête, suivie d’une analyse par GC-MS. La méthode a ensuite été comparée avec une autre méthode de concentration utilisant des fibres (la SPME) et a montré une meilleure capacité de concentration, permettant ainsi une détection plus sensible. Cette méthodologie a ensuite été utilisée pour suivre la production métabolique de six souches bactériennes cultivées dans des conditions mimant la plaie chronique. Grâce à leur profil métabolique, il a été possible de distinguer des espèces bactériennes. De plus, de manière plus surprenante, il a été possible de distinguer deux souches de Staphylococcus aureus présentant des profils de virulence différents. Enfin, une étude en co-culture a mis en évidence que 83% des métabolites produit en culture simple étaient retrouvés, prouvant l’intérêt de la méthodologie pour distinguer des souches bactériennes d’une même espèce au sein d’une plaie.

One of the major challenges in the management of diabetic foot wounds is to obtain information to anticipate the evolution of these infections. Currently, there are no sufficiently effective tools to distinguish a colonized wound to an infected wound. The proposed approach is based on the discrimination of several bacteria frequently found in chronic diabetic foot wounds from their metabolic profile, and more specifically the volatile metabolites they produce. Indeed, the dynamism of bacterial metabolism would be able to highlight the changes that are occurring in the wound. First, a new methodology for the concentration of volatile metabolites by Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) was developed. It is based on the use of stir bars that are placed both in the culture medium and in headspace, followed by GC-MS analysis. The method was then compared with another concentration method using the fibres (SPME) and we highlighted a better concentration capacity with a more sensitive detection. This methodology was then used to monitor the metabolic production of six bacterial strains grown under conditions mimicking the chronic wound. Their metabolic profile allowed us to distinguish bacterial species. Moreover, more surprisingly, it was possible to distinguish two strains of Staphylococcus aureus with different virulence profiles. Finally, a co-culture was performed and we showed that 83% of the metabolites produced in simple culture were found, proving the interest of the methodology to distinguish bacterial strains of the same species within a wound.