Plaies chroniques et interactions bactériennes : étude de l'interaction entre les bactéries commensale Helcococcus kunzii et pathogène Staphylococcus aureus

Chronic wounds and bacterial interactions : study of the interraction betwen the commensal Helcococcus kunzii and the pathogen Staphylococcus aureus

• Auteur / Autrice : Benjamin Durand
• Direction : Catherine Dunyach-Rémy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 01/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Virulence bactérienne et infections chroniques (Nîmes)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Hirtz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Dunyach-Rémy, Christophe Hirtz, Karen Moreau, Christiane Forestier, Patrice François, Lucia Grenga, Albert Sotto
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Karen Moreau, Christiane Forestier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pied diabétique

Staphylococcus aureus

Lésions et blessures

Pied diabétique

Ulcères

Staphylocoque doré

Mots clés libres

Staphylococcus aureus

Interactions bactériennes

Ulcères du pied

Diabète

Helcococcus kunzii

Staphylococcus aureus

Bacterial interaction

Foot ulcer

Diabetes

Helcococcus kunzii

Résumé

Les plaies chroniques, dont les ulcères du pied chez le patient diabétique (UPD), touchent principalement des sujets âgés et polypathologiques. Dans un contexte de vieillissement de la population générale, cette problématique est un enjeu majeur de santé publique. Naturellement colonisées par des bactéries organisées en biofilm polymicrobien dont l'origine est principalement le microbiote cutané, ces plaies vont être le théâtre d'un réseau d'interactions multiples contribuant à la rémission, stagnation ou aggravation de la plaie. Le premier article intégré dans ce manuscrit et présenté sous forme d'une revue de la littérature, permet de faire un état des lieux de la dynamique des populations microbiennes décrites au sein des plaies chroniques et de synthétiser les connaissances actuelles en termes d'interactions bactériennes au sein de cette niche. Dans un précédent travail, notre équipe s'était particulièrement intéressée aux interactions existantes entre bactéries commensales et pathogènes au sein des plaies chroniques en décrivant que Staphylococcus aureus et Helcococcus kunzii, deux bactéries fréquemment isolées dans les UPD, présentaient un potentiel d'interaction intéressant puisqu'en présence du commensal H. kunzii, le pathogène S. aureus voyait sa virulence atténuée.L'objectif de cette thèse était d'étudier les mécanismes d'interactions bactériennes existants au sein des plaies chroniques, en particulier entre bactéries commensales et pathogènes, en utilisant comme modèle les interactions existantes entre H. kunzii et S. aureus au sein des UPD.C'est ainsi que la première partie de ce travail s'est intéressée à décrire d'un point de vue génomique et protéomique l'espèce H. kunzii. Dans un premier temps, une comparaison génomique de souches d'H. kunzii présentant différents profils de modulation de la virulence de S. aureus, a été faite et a permis de mettre en évidence des cibles potentielles impliquées dans cette baisse de la pathogénicité chez S. aureus. Les cibles décrites comportaient, pour certaines, un motif commun aux auto-inducteurs du système Agr, régulateur principal de la virulence de S. aureus et pour d'autres, un système d'export de fer, cofacteur essentiel à la virulence de S. aureus. Dans un deuxième temps, une approche protéomique a été utilisée afin de valider la production de ces facteurs chez une souche H. kunzii décrite comme modulant fortement la virulence de S. aureus mais aussi d'étudier la physiologie de ce commensal. La deuxième partie de ce travail a permis de déterminer que cette interaction était principalement médiée par des protéines sécrétées par H. kunzii. D'autre part, une approche protéomique a permis de mettre évidence une altération de la production de régulateurs des facteurs de virulence staphylococcique en présence d'H. kunzii ainsi qu'une altération du métabolisme général de S. aureus.Dans une troisième partie, une approche phénotypique comparant un panel de co-isolats cliniques a été réalisée, permettant d'évaluer l'impact de l'interaction de ces deux bactéries sur leur croissance, leur production de biofilm et leur antibiorésistance.L'ensemble de ce travail a permis une meilleure caractérisation génomique, protéomique, et phénotypique de ce couple bactérien isolé de plaies chroniques, travail qui sera à poursuivre par la validation des cibles mises en cause et pourra ainsi offrir des pistes alternatives dans la prise en charge des patients.

Chronic wounds, including Diabetic Foot Ulcers (DFU), affect mainly elderly and polypathological patients. In the context of an aging population, this will strengthen this problematic. Physiologically colonized by skin microbiota organized in a polymicrobial biofilm, these wounds host a network of interactions contributing to healing, stagnation, or exacerbation of the wound. The first article of the thesis is a literature review, describing the state of knowledge on microbial dynamics within chronic wounds and to sum up findings related to bacterial interactions within this niche. In previous work, our team focused on interactions between Staphylococcus aureus and Helcococcus kunzii, two bacteria frequently co isolated from DFU and showed potential interactions, with the commensal H. kunzii attenuating the virulence of the pathogen S. aureus.The aim of this thesis was to characterise the bacterial interactions occurring within chronic wounds and, more specifically, between commensals and pathogens in DFU, using the interaction between S. aureus and H. kunzii as a model.The first part of this thesis was focused on characterising the species H. kunzii at both the genomic and proteomic levels. Initially a genomic comparison of H. kunzii strains which show different abilities to modulate S. aureus virulence undertaken. This allowed us to identify proteins encoded by H. kunzii which could potentially modulate S. aureus virulence. The targets either harboured a motif common to auto-inducers of the S. aureus Agr system, a main regulator of S. aureus virulence, or an iron export system, iron being an essential cofactor of S. aureus virulence. We then used a proteomic approach to both validate production of these targets from a H. kunzii strain known to modulate the virulence of S. aureus and to study physiology of this commensal.In the second part, proteomic analysis allowed us to show that H. kunzii has not only an impact on the production of the regulator which controls the expression of staphylococcal virulence factors, but also a much wider effect on S. aureus metabolism. The effects on virulence transcriptional regulators were mediated by factors released into the medium by H. kunzii.Finally, we compared a panel of clinical co-isolates measuring growth, biofilm production and antibiotic resistance to evaluate the impact of this association.