Gènes essentiels et voies métaboliques de Pseudomonas aeruginosa OprD mutant à l'origine de la pathogénicité vis-à-vis de l'épithélium des voies respiratoires humaines

Essential genes and metabolic pathways of Pseudomonas aeruginosa OprD mutant causing pathogenicity on the epithelium of the human respiratory tract

• Auteur / Autrice : Cléophée Van Maele
• Direction : Thomas Guillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 06/12/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie, Chimie, Santé (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pathologies Pulmonaires et Plasticité Cellulaire (P3Cell) - Inserm UMR-S 1250 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Katy Jeannot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Guillard, David Skurnik, Olivier Barraud, Sylvie Chevalier-Laurency
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : David Skurnik, Olivier Barraud

Mots clés

Mots clés contrôlés

CRISPR (génétique)

Poumon -- Maladies

Antibiotiques

Résistance aux antibiotiques

Bactéries -- Effets des médicaments

Carbapénèmes

Infections à Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa

Mots clés libres

Pseudomonas aeruginosa

Épithélium des voies aériennes

Infection

Résistance aux antibiotiques

OprD

Pseudomonas aeruginosa

Airway epithelium

Infection

Antibiotic resistance

OprD

Résumé

Selon l’Organisation mondiale de la santé, Pseudomonas aeruginosa (PA) résistant aux carbapénèmes est une cible prioritaire pour la production de nouveaux antibiotiques. Ainsi, comprendre les mécanismes sous-jacents de l’infection de ces bactéries résistantes permettra d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. La perte de la porine OprD, principal déterminant de la résistance aux carbapénèmes, antibiotiques de dernier recours, est décrite comme améliorant le fitness in vivo et la virulence bactérienne. Le séquençage à transposons à haut débit permet d'identifier des gènes essentiels (GE) pouvant s'avérer être des cibles thérapeutiques. Cette stratégie n’a pas encore été utilisée pour PA OprD mutant. Dans cette étude, nous avons identifié les GE spécifiques de PA14 OprD mutant pour la croissance en milieu LB, mis en évidence le gène panC codant la pantothénate synthétase comme cible thérapeutique prometteuse, et établi une liste de 30 GE de PA14 OprD mutant. Par CRISPRi, nous avons confirmé que l'inactivation de panC réduisait la croissance en LB, l'expression de sigX, dont la surexpression est associée à la fluidité membranaire, et l'expression de gènes impliqués dans la synthèse des acides gras (SAG). En considérant la « faiblesse » de PA14 OprD mutant due à une altération de la membrane consécutive à une diminution de SAG insaturés en l'absence de panC, nous avons montré que l'inactivation de panC augmentait le temps d’obtention de la mort des cellules bronchiques 16HBE. Ceci met en évidence le potentiel d’anti-virulence de l’inhibition de panC et sa pertinence en tant que cible pour le traitement des infections pulmonaires au PA OprD mutant résistant aux carbapénèmes.

For the World Health Organization, carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa is a critical priority for which new antimicrobial drugs are needed. Consequently, understanding the underlying mechanisms of resistant bacteria infection will enable the identification of new therapeutic targets. Loss of the OprD porin is the main determinant of resistance to the last resort carbapenem antibiotics and has been described to enhance fitness in vivo and virulence. Transposon sequencing is a high-throughput sequencing technique that makes it possible to identify essential genes (EGs) that may turn out to be therapeutic targets. However, such a strategy has not yet been used for OprD-deficient P. aeruginosa. In this study, we identified the EGs specific to PA14 OprD mutant for LB growth and we established a list of 30 EGs among these, we highlighted the panC gene encoding pantothenate synthetase as a promising target. Using CRISPRi, we confirmed that silencing panC reduced LB growth, and decreased sigX expression, whose overexpression is associated with membrane fluidity, as well as the expression of genes involved in the fatty acid synthesis (FAS). Taking into account the weakness of PA14 OprD mutant due to an altered membrane consecutive to a decrease in unsaturated FAS in the absence of panC, we showed that silencing panC extended the destruction time of 16HBE airway cells. Overall, our findings highlighted the anti-virulence potential of panC inhibition and shed new light on its inhibition as a target for treating carbapenem-resistant OprD-defective PA lung infections.