Etude de Pep16, un nouveau peptide antimicrobien dans différents modèles in vitro et in vivo d'infections ostéoarticulaires à Staphylococcus aureus

Study of Pep16, a novel antimicrobial peptide in in vitro and in vivo models of Staphylococcus aureus infections

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Mascary
• Direction : Vincent Cattoir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et structurale, biochimie
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ARN régulateurs bactériens et médecine (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Victoire de Lastours
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Rocheteau, Marie-Clémence Verdier, Gérard Lina, Florie Desriac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Marchandin, Romain Briandet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biofilms

Os -- Infections

Peptides antimicrobiens

Staphylocoque doré

Mots clés libres

Staphylococcus aureus

Peptide antimicrobien

Infections ostéoarticulaires

Biofilm

Staphylococcus aureus

Antimicrobial peptide

Bone joint infections

Biofilm

Résumé

L'objectif de la thèse était d'évaluer le potentiel thérapeutique d'un nouveau pseudopeptide antimicrobien, nommé Pep16, à la fois in vitro et in vivo pour le traitement de l'arthrite septique causée par Staphylococcus aureus. Sept isolats cliniques de S. aureus (dont 1 SARM et 5 SASM) ont été étudiés. Les CMI de Pep16 et des comparateurs (vancomycine, teicoplanine, daptomycine et lévofloxacine) ont été déterminées par la méthode de microdilution en bouillon. L'activité intracellulaire de Pep16 et de la lévofloxacine a été évaluée en utilisant deux modèles d'infection, avec des cellules phagocytaires non-professionnelles (ostéoblastes MG-63) ou professionnelles (macrophages THP-1). L'impact de Pep16 sur la dynamique de croissance du biofilm a été évalué. Un modèle murin d'arthrite septique a été utilisé pour évaluer l'efficacité in vivo de Pep16. Une analyse PK préliminaire a été effectuée en mesurant la concentration plasmatique par LC-MS/MS après une seule injection sous-cutanée de Pep16. Les CMI de Pep16 étaient de 8 mg/L pour tous les isolats cliniques de S. Aureus (de 2 à 32 fois supérieures à celles des comparateurs) tandis que les ratios CMB/CMI confirmaient une activité bactéricide. Tant Pep16 que la lévofloxacine (à 2 x CMI) ont réduit de manière significative la charge bactérienne de tous les isolats testés (2 SASM et 2 SARM) à la fois dans les ostéoblastes et les macrophages. Pep16 a réduit de manière significative les charges bactériennes dans les articulations des genoux des souris infectées par SASM. L'analyse PK après une seule administration sous-cutanée de Pep16 (10 mg/kg) a montré une augmentation lente des concentrations plasmatiques jusqu'à 12 heures (Cmax à 5,6 mg/L).

The aim of the thesis was to evaluate the therapeutic potential of novel antimicrobial pseudopeptide, named Pep16, both in vitro and in vivo for the treatment of septic arthritis caused by Staphylococcus aureus. Seven clinical isolates of S. aureus (incl. 1 MRSA and 5 MSSA) collected were studied. MICs of Pep16 and comparators (vancomycin, teicoplanin, daptomycin and levofloxacin) were determined using the broth microdilution method. The intracellular activity of Pep16 and levofloxacin were evaluated using two models of infection, using non-professional (osteoblasts MG-63) or professional (macrophages THP-1) phagocytic cells. The impact of Pep16 on biofilm growth dynamics was evaluated. A mouse model of septic arthritis was used to evaluate the in vivo efficacy of Pep16. A preliminary PK analysis was performed by measurement of plasma concentration using LC-MS/MS after a single subcutaneaous injection of Pep16. MICs of Pep16 were at 8 mg/L for all S. Aureus clinical isolates (2-to-32 fold hiher to those comparators) while MBC/MIC ratios confirmed bactericidal activity. Both Pep16 and levofloxacin (at 2 x MIC) signifocantly reduced the bacterial load of all isolates tested (2 MSSA and 2MRSA) in both osteoblasts and macrophages. Pep16 significantly reduced bacterial loads in knee joints of MSSA-ingected mice. PK analysis after a single subcutaneaous administration of Pep16 (10 mg/kg) showed a slow increase in plasma concentrations up to 12 hours (Cmax at 5.6 mg/L).