Développement de méthodologies pour l'étude du lipidome d'isolats de Pseudomonas aeruginosa provenant d'un patient atteint d'une infection pulmonaire chronique.

Methodological development for the study of the lipidome of Pseudomonas aeruginosa isolates from a patient with a chronic lung infection

• Auteur / Autrice : Estelle Deschamps
• Direction : Stéphane Alexandre, Corinne Loutelier-Bourhis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-2025) - Polymères, biopolymères, surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1974-...)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Laprévote, Thierry Jouenne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Berjeaud, Corinne Buré

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mucoviscidose

Phospholipides

Pseudomonas aeruginosa

Mots clés libres

Pseudomonas aeruginosa

Lipidomique

Phospholipides

Mucoviscidose

LC-MS

IMS

Analyse non-ciblée

Semi-quantification

Pseudomonas aeruginosa

Lipidomics

Phospholipids

Cystic fibrosis

LC-MS

IMS

Non-targeted analysis

Semi-quantification

Résumé

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie très pathogène pour les patients atteints de la mucoviscidose. De plus, certaines souches sont multi-résistante aux antibiotiques. Peu d’antibiotiques actuels ciblent ses lipides membranaires, alors qu’il s’agit d’une barrière de protection très efficace pour P. aeruginosa. L’objectif de cette thèse est de mettre au point une méthodologie permettant l’analyse du lipidome de souches de P. aeruginosa isolées de patients atteint de la mucoviscidose. Dans un premier temps, les méthodes d’analyse ont été développées et appliquées sur la souche de laboratoire P. aeruginosa PAK, nous permettant i) d’établir le lipidome de référence par LC-MS, ii) de déterminer les sections efficaces de collision (descripteurs physiques) des lipides de PAK par spectrométrie de mobilité ionique et iii) de mettre au point un milieu de culture (SCFM-PC) mimant le mucus pulmonaire et compatible avec l’extraction des lipides. Dans un second temps, nous avons travaillé sur 5 isolats d’une souche de P. aeruginosa prélevés sur un patient atteint de la mucoviscidose et souffrant d’une infection pulmonaire chronique (3 isolats en 2008 et 2 en 2018). Une première étude LC-MS non-ciblée n’a pas permis de déterminer les lipides discriminants de chaque isolat, mais a permis de sélectionner deux isolats différentiés pour 2008 et 2018, respectivement. Une seconde étude par analyse LC-MS non-ciblée, sur ces deux isolats, a permis de souligner la présence de deux classes de phospholipides non identifiées chez PAK et de mettre en évidence, par semi-quantification, une répartition différente des phospholipides selon l'isolat clinique. Ces méthodologies et résultats constituent une première étape pour une étude clinique sur une large cohorte de patients.

Pseudomonas aeruginosa is a highly pathogenic bacterium for cystic fibrosis (CF) patients. Moreover, several strains are multidrug resistant. Currently, few antibiotics target its membrane lipids, although it is a very effective protective barrier for P. aeruginosa. The objective of this thesis is to develop a methodology for the lipid analysis of P. aeruginosa strains isolated from patients with chronic lung infections. In a first step, the analytical methods were developed and applied to the laboratory strain P. aeruginosa PAK, allowing us to i) establish the reference lipidome by LC-MS, ii) determine the collision cross sections (physical descriptors) of PAK lipids by ion mobility spectrometry and iii) develop a culture medium (SCFM-PC) mimicking pulmonary mucus and compatible with lipid extraction. In a second step, we worked on 5 isolates of a P. aeruginosa strain isolated from a CF patient suffering from a chronic pulmonary infection (3 isolates in 2008 and 2 in 2018). A first study by non-targeted LC-MS analysis did not allow the determination of the characteristic lipids of each isolate. A second study by non-targeted LC-MS analysis, on two isolates, highlighted the presence of two classes of phospholipids not previously identified and highlighted, by semi-quantification, a different distribution of phospholipids according to the clinical isolate. These methodologies and results constitute a first step for a clinical study on a large cohort of patients.