Recherche de nouveaux actifs d'origine végétale contre le pathogène opportuniste de l'homme Pseudomonas aeruginosa

Searching for new bioactive compounds to tackle the opportunistic human pathogen Pseudomonas aeruginosa

• Auteur / Autrice : Onyedikachi Cecil Azuama
• Direction : Sylvie Chevalier-Laurency
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 18/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Communication bactérienne et stratégies anti-infectieuses (Evreux ; 2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Nicole Orange
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Berjeaud, Raphaë͏l Grougnet, Emeline Bouffartigues, Ali Tahrioui
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Dufour, Mohamed Haddad

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules végétales

Virulence (microbiologie)

Infections à Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa

Mots clés libres

Pseudomonas aeruginosa

Infections

Anti-virulence

Extraits et composés végétaux

Pseudomonas aeruginosa

Infections

Anti-virulence

Plant extracts and compounds

Résumé

La résistance aux antimicrobiens est l’un des défis majeurs du XX1eme siècle. Pseudomonas aeruginosa est inscrit sur la liste des organismes pathogènes qui deviennent résistants aux antibiotiques conventionnels. De nouvelles stratégies visant à atténuer la virulence sans perturber la croissance et la viabilité bactériennes, également connues sous le nom de stratégie anti-virulence, sont développées. Les plantes sont connues pour produire de nombreux métabolites secondaires. Des extraits de fruits de Pistachia Lentiscus originaires d'Algérie et de 40 extraits de plantes originaires du Nord-Chili ont été criblés pour leur capacité à atténuer la production de la pyocyanine, un facteur de virulence majeur de P. aeruginosa, dans le but d’évaluer leur potentiel effet antivirulence. Les extraits sélectionnés (Pistacia lentiscus, Azorella atacamensis, Baccharis grisebachii, Haplopappus rigidus et Parastrephia terestiucula), ont été fractionnés et l’ensemble de ces extraits et fractions a montré une atténuation de la production d’autres facteurs de virulence (élastase, rhamnolipides), qui a pu être attribuée, au moins partiellement à une diminution de la communication bactérienne via le mécanisme du quorum sensing. Ces extraits et fractions altèrent également la fluidité membranaire de P. aeruginosa. Cet effet anti-virulence a été validé dans un modèle d'infection cellulaire, et sur le nématode Caenorhabditis elegans. Dans toutes ces conditions, la croissance de P. aeruginosa n'a pas été affectée. Un profilage chimique des extraits et fractions de P. lentiscus et d'A atacamensis a révélé la présence d'acide gingkolique et de diterpenoides de type azorellane/mulinane comme potentiels composés bioactifs. De futures études visent à identifier les composés bioactifs sur P. aeruginosa H103, ainsi que sur un panel de souches cliniques, et à évaluer un potentiel effet potentialisateur de l'activité des antibiotiques. Ces travaux visent in fine à proposer ces composés d’origine végétale comme adjuvants dans le traitement des infections à P. aeruginosa.

Antimicrobial resistance has become a great challenge in therapeutic medicine so much so that the World health organization forecasts the possibility of a post-antibiotic era where minor injuries may lead to mortality. Pseudomonas aeruginosa is among the list of organisms that are highly resistant to conventional antibiotics, partly due to its broad genome, which facilitates the elaboration of virulence determinants and rapid adaptation to various environments, in addition to its inherent resistance mechanisms. In view of this, alternative measures of controlling microbial virulence activities using novel approaches that do not disturb its growth and viability, also known as anti-virulence strategy, are gaining wider attention. Since plants are repositories of several metabolites with chemical defense system against environmental pathogens, through ethnobotanical led studies, the effect of Pistacia lentiscus fruit extracts originating from Algeria and forty plant extracts originating from North-Chile were biologically and chemically evaluated with the aim of deciphering their anti-virulence effects against P. aeruginosa. Furthermore, this study tried to gain more insight into the bioactive compounds and possible mechanism of action. From the results obtained, selected plant extracts attenuated P. aeruginosa mainly pyocyanin activity and /or elastase and rhamnolipids virulence production which appears to be associated with the inhibition of quorum sensing activities and the alteration in membrane activities. The anti-virulence effect of the selected extracts (P. lentiscus, Azorella atacamensis, Baccharis grisebachii, Haplopappus rigidus and Parastrephia terestiucula) were also validated in biological models of infections where they mediated the toxicity of P. aeruginosa towards A549 human monolayer cells and/or Caenorhabditis elegans nematode. Interestingly, growth of the pathogen was not affected. Further chemical profiling of P. Lentiscus, and A atacamensis extracts revealed the presence of gingkolic acid and azorellane/mulinane diterpenoids as the putative bioactive compounds. Future studies intend to explore these extracts and their derived compounds on the potentiation of antibiotic activity in a panel of clinical strains. In general, this study sets the pace for the possible use of these plant extracts as adjuvants in treatment of P. aeruginosa infections.