Deux exemples d'exploitation des bactériophages pour vaincre Pseudomonas aeruginosa : étude de la protéine virale Gp92 et évaluation in vivo de l'efficacité d'un cocktail de bactériophages pour traiter la pneumonie chez les animaux immunodéprimés

Two examples of exploiting bacteriophages to defeat Pseudomonas aeruginosa : study of the viral protein Gp92 and in vivo evaluation of the efficacy of a bacteriophage cocktail to treat pneumonia in immunocompromised animals

• Auteur / Autrice : Mathieu de Jode
• Direction : Laurent Debarbieux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 30/06/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Bactériophage, bactérie, hôte (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Guennadi Sezonov
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Vallet, David Lebeaux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Ina Attree-Delic, Yves Briers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactériophages

Phagothérapie

Infections à Pseudomonas aeruginosa

Résistance aux antibiotiques

Pseudomonas aeruginosa

Mots clés libres

Bactériophage

Phagothérapie

Pseudomonas

Antibiorésistance

Pneumonie

Antibactérien

Bacteriophage

Phage therapy

Pseudomonas

Antibiotic resistance

Pneumonia

Antibacterial

Résumé

Nous avons étudié des phages infectant Pseudomonas aeruginosa pour développer des stratégies antibactériennes. Nous avons d’abord étudié les mécanismes des stratégies virales détournant les fonctions bactériennes, et découvert que l’expression du gène phagique gp92 altère la morphologie bactérienne, la motilité et le protéome cellulaire, sans affecter la croissance. Gp92 altère également la réponse au stress membranaire médiée par AlgU, via son interaction avec MucA. Cette perturbation pourrait aider le phage à contrôler la lyse. Enfin, l'expression de gp92 augmente la sensibilité de P. aeruginosa aux antibiotiques, révélant ainsi une nouvelle cible thérapeutique. Puis, nous avons étudié l'efficacité de la phagothérapie chez des souris MyD88-/- immunodéprimées. Chez ces souris, la thérapie par monophage échoue suite à la croissance de bactéries résistantes aux phages. Pour limiter cette croissance, nous avons évalué deux phages reconnaissant différents récepteurs bactériens et leur combinaison. In vitro, les traitements monophages n'ont pas réussi à limiter la croissance des résistants tandis que la combinaison a réussi. En revanche, la combinaison n'a pas été associée à une efficacité plus élevée que les traitements monophages chez les souris MyD88-/-. Nos résultats suggèrent que les expériences in vitro ne permettent pas de prédire le succès de la phagothérapie in vivo.

We have studied bacteriophages infecting Pseudomonas aeruginosa to develop antibacterial strategies. First, we aimed at understanding the molecular mechanisms underlying viral strategies to hijack bacterial functions. We studied the phage gene gp92, and found that its ectopic expression alters bacterial morphology, motility and provokes a major shift of the cell proteome, without affecting growth. Gp92 also impairs the AlgU membrane stress response, via its interaction with MucA. This disruption may help control phage lysis timing. Finally, expression of gp92 increased the susceptibility of P. aeruginosa to antibiotics, including Imipenem, thus revealing a new target for drug design.In a second project, we studied phage therapy efficacy and bacterial resistance in immunocompromised MyD88-/- mice. In these mice monophage therapy fails due to the uncontrolled growth of phage-resistant bacteria. To limit this growth, we evaluated two phages recognizing different bacterial receptors and their combination. In vitro, monophage treatments failed to limit phage-resistance growth while the combination succeeded. In contrast, the combination was not associated with higher efficacy than monophage treatments in MyD88-/- mice. Our results suggest that bacteria will not resist to every phage the same way and that in vitro experiments are not predictive of phage therapy success in vivo.