Effet de la réponse inflammatoire à la phase aigüe du sepsis sur l’induction de la réponse SOS bactérienne

Effect of the innate immune response in sepsis on the induction of the SOS bacterial response

• Auteur / Autrice : Ana Catalina Hernandez Padilla
• Direction : Marie-Cécile Ploy, Robin Jeannet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie, oncologie, inflammation et infectiologie
• Date : Soutenance le 06/12/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ω-LIM-Biologie-Chimie-Santé (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Anti-infectieux : supports moléculaires des résistances et innovations thérapeutiques (Limoges)
• Jury : Président / Présidente : Antoine Guillon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Cécile Ploy, Robin Jeannet, Ivan Matic
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zeynep Baharoglu, Thomas Guillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux antibiotiques

Granulocytes

Sepsis

Mots clés libres

Réponse SOS

Intégrons

SOS response

Integrons

Antimicrobial resistance

Résumé

Le sepsis est caractérisé par une dérégulation de la réponse immune associée à une augmentation du nombre de Granulocytes Immatures (GI) dans la circulation sanguine, ce qui est observé dans la granulopoïèse d’urgence. Les fonctions de défense face aux pathogènes telles que la phagocytose et la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) sont diminuées chez les GI par rapport aux Neutrophiles (Neut). Toutefois, ces fonctions pourraient déclencher la réponse SOS bactérienne, responsable de la réparation de l’ADN endommagé par ces ROS. En plus de son activité réparatrice, la réponse SOS facilite l’adaptation bactérienne aux milieux hostiles, par l’expression et dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques. Nous avons émis l’hypothèse que pendant la réponse immune innée du sepsis, les ROS produites par les Neut et les GI peuvent induire la réponse SOS bactérienne et en conséquence, faciliter l’apparition des résistances aux antibiotiques. Nous avons développé un modèle in vitro et ex vivo d’incubation pour évaluer l’interaction entre les Neut/GI et E. coli comme bactérie modèle. Cela nous a permis de tester à la fois la fonction phagocytaire et la production des ROS par les granulocytes, ainsi que l’induction de la réponse SOS par l’utilisation d’un système de fluorescence bactérien. Dans ce travail, nous avons mis en évidence l’induction de la réponse SOS chez les GI des patients septiques et nous avons montré l’augmentation d‘expression du gène qnrB2, conférant la résistance aux quinolones de façon SOS-dépendante. Un modèle in vitro pour évaluer l’activité d’excision de l’intégrase de l’intégron parmi les bactéries phagocytées a été également optimisée.

Sepsis is defined as a dysregulated immune response to infection, and in severe cases is associated to an increase in the proportion of circulating Immature Granulocytes (IG), secondary to an emergency granulopoiesis. Pathogen control functions such as phagocytosis and reactive oxygen species (ROS) production are decreased in GIs compared to Neutrophils (Neut). However, these functions could trigger the bacterial SOS response, a genetic network triggered by DNA damage and responsible for the DNA repair. Additionally to the DNA repair functions, the SOS response facilitates bacterial adaptation to hostile environments by, among others, the expression and dissemination of antimicrobial resistance genes. We hypothesized that during the innate immune response of sepsis, ROS produced by Neut and GI may induce the bacterial SOS response and consequently facilitate the development of antibiotic resistance. We developed an in vitro and ex vivo incubation model to evaluate the interaction between Neut/GI and E. coli as model bacteria. This allowed us to test simultaneously the phagocytic function and ROS production by granulocytes, as well as the induction of the SOS response using a bacterial fluorescence system. In this work, we demonstrated the induction of the SOS response in the GI of septic patients and showed the increased expression of the qnrB2 gene, conferring quinolone resistance in an SOS-dependent manner. An in vitro model to assess the excision frequency of the Integron’s integrase among phagocyted bacteria was also studied and optimized.