Comparaison des effets des vasopresseurs et immunothérapie du sepsis sur la croissance bactérienne : intérêt d'une alternative thérapeutique

Comparison of the effects of vasopressors and immunotherapy of sepsis on bacterial growth : interest of an alternative therapy

• Auteur / Autrice : Prabakar Vaittinada Ayar
• Direction : Alexandre Mebazaa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biothérapies et biotechnologies
• Date : Soutenance le 19/10/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Marqueurs cardiovasculaires en situation de stress (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Saïd Laribi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Saïd Laribi, Sandrine Charpentier, Antoine Kimmoun, Clémence Massip, Hervé Jacquier, Alice Blet, Enrique Casalino
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Charpentier, Antoine Kimmoun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hypotension artérielle

Escherichia coli

Bacteries -- Croissance

Immunothérapie

Sepsis

Mots clés libres

Sepsis

Vasopresseur

Croissance bactérienne

E. coli

Vasopressor

Bacterial growth

Résumé

Introduction : Le sepsis est une défaillance d'organe avec un risque vital induit par une réponse inappropriée de l'hôte vis-à-vis d'une infection. La prise en charge symptomatique de la défaillance vasculaire repose sur le remplissage vasculaire et l'utilisation des vasopresseurs, principalement la noradrénaline (NAD), qui peut présenter des effets délétères. Il est proposé des alternatives comme la vasopressine (VASO) ou l'angiotensine II (AngII) et des nouvelles thérapeutiques adjuvantes comme le Procizumab® (PCZ), un anticorps bloquant l'activité de la dipeptyl peptidase 3 (DPP3) un facteur dépresseur myocardique. Le PCZ améliore la défaillance cardio-vasculaire du sepsis dans un modèle murin de péritonite. Sur le plan microbiologique, la compréhension expérimentale des aspects de résistance aux antibiotiques et de virulence apparaît comme centrale. Peu d'études se sont intéressées à l'impact des vasopresseurs sur la croissance bactérienne. Escherichia coli est une des causes les plus fréquentes du sepsis. Très étudiée, elle montre une forte diversité génétique entre les souches associées au microbiote intestinal et aux infections. Les objectifs de ce travail étaient d'étudier l'écologie bactérienne dans un modèle murin de péritonite et de comparer l'effet de la NAD, l'AngII, la VASO et du PCZ sur la croissance bactérienne d'E. coli dans des milieux mimant différents compartiments de l'organisme. Les effets microbiologiques des mêmes agents vasopresseurs ont été réalisés sur notre modèle murin de péritonite. Méthodes : Après une revue de la littérature des étiologies bactériennes des LPC de souris et rats entre 2018 et 2019, les bactéries du modèle de sepsis par ligature ponction caecale (LPC) chez le rat ont été identifiées par hémoculture. Une collection de 21 souches d'E. coli représentative de l'espèce (NILS) était utilisée. Les milieux utilisés étaient un milieu riche en nutriment (lysogeny broth (LB)), un milieu stressant mimant le milieu vasculaire (sérum-SAPI) et des urines synthétiques. Les vasopresseurs étaient la NAD, l'AngII, la VASO et le PCZ. Les effets-doses et des concentrations thérapeutiques ont été étudiées. Les courbes de croissance ont été réalisées en lecteur TECAN. La différence du taux de croissance maximal (MGR) avec traitement était le critère de jugement pour évaluer le fitness bactérien (p< 0.05). Pour le modèle in vivo, la charge bactérienne de fluides biologiques et des organes étaient déterminée après traitement. Résultats : Selon notre revue de la littérature, 15% des auteurs instauraient une antibiothérapie empirique par céphalosporine de 3ème génération ou un carbapénème sans documentation bactérienne. Dans notre modèle de LPC, E. coli, Enterococcus faecalis et Enterobacter cloacae ont été retrouvés. L'étude de la croissance bactérienne in vitro a montré une réduction du MGR en LB (p<0,05) jusqu'à des concentration physiologique (10-9 M) et une augmentation du MGR en sérum-SAPI (p<0,05) en présence de NAD à concentration thérapeutique (10-6), quel que soit le groupe phylogénétique et de même en milieu urine. A contrario pour AngII et VASO, aucune différence n'était observée hormis un effet dose (10x) pour VASO avec un MGR augmenté en sérum-SAPI et diminué en LB (p<0.05). Concernant le PCZ, en milieu riche, le MGR de toutes les souches bactériennes était augmenté quelle que soit la concentration utilisée(p<0.05). En milieu stressant, les effets sur le MGR ne semblaient pas être affecté. Lors de l'investigation in vivo, 6 rats ont été inclus avec une défaillance cardio-vasculaire. Le décès précoce (entre 4h et 7h) des rats avec NAD (n=4) n'a pas permis d'identifier une différence par le comptage des UFC sur gélose avec les 2 rats témoins. Conclusion : Contrairement à la NAD et au PCZ, la VASO et l'AngII n'ont pas d'effets sur la croissance bactérienne de E. coli. Ces résultats doivent être confirmés dans un modèle animal et les mécanismes physiopathologiques explorés.

Introduction : Sepsis is a life-threatening organ failure induced by an inappropriate host response to infection. Symptomatic management of vascular dysfunction relies on fluid resuscitation and the use of vasopressors, mainly norepinephrin (NE), which may have deleterious effect. Alternatives are proposed such as vasopressin (VASO), angiotensin II (AngII) and a new adjuvant therapy Procizumab® (PCZ), an antibody blocking the activity of dipeptyl peptidase 3 (DPP3), a myocardial depressant factor. PCZ improves sepsis-induced cardiovascular dysfunction in a murin model of peritonitis. On the microbiological level, experimental understanding of antibiotic resistance and virulence aspects appears to be central. Few studies have focused on the impact of vasopressors on bacterial growth. Escherichia coli is one of the most frequent causes of sepsis. It is well studied and shows a high genetic diversity associated with the intestinal microbiota and infections. The objectives of this work were to study the bacterial ecology in a murin model of peritonitis and to compare the effect of NE, AngII, VASO and PCZ on the bacterial growth of E. coli in media mimicking different compartments of the body. The microbiological effect of the same vasopressor agents were performed in our rat model of peritonitis. Methods : After a literature review of bacterial etiologies of mouse and rat CLP between 2018 and 2019, bacteria strains were identified by blood culture in a sepsis model of cecal ligation puncture (CLP) in rats. A representative E. coli species collection of 21 strains (NILS) was used. Media used were a nutrient-rich medium (lysogeny broth (LB)), a stressful mimicking vascular medium (serum-SAPI) and synthetic urine. The vasopressors were NE, Ang II, VASO and PCZ. Dose effects and therapeutic concentrations were studied. Growth curves were performed in the TECAN reader. The difference in maximum growth rate (MGR) with treatment was the endpoint for assessing bacterial fitness (p<0.05). For the in vivo model, the bacterial load of biological fluids and organs were determined after treatment. Results : According to our literature review, 15% of authors initiated empirical antibiotic therapy with 3rd generation cephalosporin or carbapenem without bacterial documentation. In our LPC model, E. coli, Enterococcus faecalis and Enterobacter cloacae were found. The study of bacterial growth in vitro showed a reduction of MGR in LB (p<0.05) down to physiological concentrations (10-9 M) and an increase of MGR in serum-SAPI (p<0.05) and in urine medium (p<0.05) in the presence of NE up to therapeutic concentration (10-6 M), regardless of phylogenetic group. In contrast, for AngII and VASO, no difference was observed except a dose effect (10x) for VASO with an increased MGR in serum-SAPI and decreased in LB (p<0.05). For PCZ, in rich media, the MGR of all bacterial strains was increased regardless of the concentration used. In a stressful environment, the MGR wasn't affected. In the in vivo investigation, 6 rats were included with a cardiovascular dysfunction. Their early death (between 4h and 7h) with NE (n=4) did not allow us to identify a difference by agar CFU count when compared with the 2 control rats. Conclusion : Unlike NE and PCZ, VASO and AngII have no effect on bacterial growth of E. coli. These results need to be confirmed in an animal model and the pathophysiological mechanisms to be explored.