Développements d'inhibiteurs du Quorum Sensing pour le contrôle de la formation de biofilms complexes
Auteur / Autrice : | Jeanne Trognon |
Direction : | Christine Roques, Fatima Bousejra-El Garah |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Ingénieries microbienne et enzymatique |
Date : | Soutenance le 11/03/2022 |
Etablissement(s) : | Toulouse 3 |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....) |
Jury : | Président / Présidente : Carine Deleuze |
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Stigliani, Christiane Forestier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Romain Briandet, Anne Doléans-Jordheim |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les biofilms bactériens représentent aujourd’hui une menace majeure pour la santé publique mondiale. En effet, ces assemblages de cellules bactériennes, organisés et structurés, sont responsables de très nombreuses infections opportunistes essentiellement chroniques. Ainsi, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus et Burkholderia cepacia sont trois espèces bactériennes isolées des poumons de patients atteints de mucoviscidose (MCV) capables de déployer un véritable arsenal de facteurs de virulence, en passant de la phase colonisation avec formation de biofilm à l’infection. En particulier, P. aeruginosa, une bactérie du groupe ESKAPE, a récemment été reclassé par l’Organisation Mondiale de la Santé, dans la liste des pathogènes critiques, pour lesquels de nouvelles solutions thérapeutiques sont nécessaires. Parmi ces nouvelles approches, l’inhibition de la formation du biofilm apparait prometteuse, en permettant notamment de conserver les cellules bactériennes dans un état planctonique, plus facilement éliminable par le système immunitaire ou par un traitement antibiotique. Dans ce contexte, le premier objectif de ce projet est d’identifier de nouvelles molécules capables d’inhiber le système de communication par Quorum Sensing de P. aeruginosa, basé sur la PQS (Pseudomonas Quinolone Signal). Parallèlement, et au regard de l’implication de biofilms multi-espèces dans les infections pulmonaires de patients atteints de MCV, notre deuxième objectif est d’évaluer l’impact de ces inhibiteurs sur la structuration globale d’un biofilm issu de consortia incluant P. aeruginosa. Dans un premier temps, une bibliothèque de composés, analogues structurels à la PQS, a été soumise à un screening virtuel par modélisation moléculaire, afin de prédire l’affinité de ces composés pour la protéine cible PqsR. Trois séries de composés ont été synthétisées : les chromones (série 1), chromones inverses (série 2) et les flavonoïdes (série 3) et ont été soumises à ce screening in silico. En parallèle, leur activité anti-biofilm a été évaluée in vitro. Les composés les plus actifs ont été sélectionnés en vue d’une évaluation sur biofilms multi-espèces. La deuxième partie du projet a ainsi porté sur la mise au point et la validation d’un modèle de biofilm multi-espèces, composé de trois espèces P. aeruginosa, S. aureus et B. cepacia. Le choix s’est porté sur des conditions de culture proches de celles décrites in vivo, notamment dans un milieu minimum. D’autre part, un intérêt particulier a été porté à l’étude de l’effet de la concentration en NaCl, puisque, in vivo, celle-ci augmente avec l’épaississement du mucus. Le suivi des populations adhérées a été réalisé par numération des UFC et par qPCR, associé à des observations en microscopie confocale. Un des résultats majeurs obtenu concerne l’effet positif d’une concentration élevée en NaCl sur la capacité de S. aureus à coexister au sein de biofilms structurés avec P. aeruginosa, malgré un antagonisme démontré dans la littérature et confirmé ici. Un effet bénéfique de NaCl a été également observé vis-à-vis des biofilms à P. aeruginosa. Au final, l’augmentation de la concentration de NaCl dans le microenvironnement des espèces bactériennes étudiées (S. aureus, P. aeruginosa et B. cepacia) permettrait d’expliquer les coinfections pulmonaires par P. aeruginosa et S. aureus, et secondairement par B. cepacia. Le modèle multi-espèce ainsi développé servira pour l’évaluation des analogues de PQS , sélectionnés pour leur capacité à inhiber la formation de biofilms mono-espèces à P. aeruginosa. Ils seront utilisés seuls ou associés à d’autres inhibiteurs précédemment synthétisés, afin de démontrer leur potentiel intérêt thérapeutique.