Impact d'une β-lactamine sur les neutrophiles au cours de la pneumonie à Streptococcus pneumoniae

Impact of a β-lactam on neutrophil in Streptococcus pneumoniae pneumonia

• Auteur / Autrice : Mélanie Mondemé
• Direction : Christelle Faveeuw, Christophe Carnoy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 27/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Center for Infection and Immunity of Lille - Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204
• Jury : Président / Présidente : Benoît Foligné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Machiels, Christophe Paget
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luc, de Chaisemartin, Nathalie Winter

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance bactérienne aux médicaments

Moelle osseuse

Granulocytes

Amoxicilline

Pneumonie à pneumocoques

bêta-Lactamases

Antibiothérapie

Moelle osseuse

Granulopoïèse

Amoxicilline

Pneumonie lobaire

Bêta-lactamines

Mots clés libres

Pneumonie à pneumocoque

Amoxicilline

Neutrophile mature

Granulopoïèse

Moelle osseuse

Antibiotique

Pneumococcal pneumonia

Amoxicillin

Mature neutrophil

Granulopoiesis

Bone marrow

Antibiotic

Résumé

Le pneumocoque, également connu sous le nom de Streptococcus pneumoniae, constitue un problème majeur de santé publique en tant que principale cause de décès liés aux pneumonies aiguës communautaires dans le monde. Le traitement de première intention pour cette infection implique l'utilisation de β-lactamines, des antibiotiques aux propriétés bactéricides. De façon intéressante, la littérature prône fortement l'hypothèse d'une interaction entre ces antibiotiques et le système immunitaire de l'hôte. En effet, le traitement par les β-lactamines conduit à la libération de molécules microbiennes qui pourrait déclencher l'activation des composantes de l'immunité innée. Parmi celles-ci, les neutrophiles représentent une cible idéale étant donné leur rôle crucial dans les réponses anti-infectieuses et notamment au cours de l'infection à S. pneumoniae.L'objectif de ma thèse a été d'étudier l'impact d'un traitement à l'amoxicilline, une β-lactamine couramment utilisée en première ligne, sur les neutrophiles, au cours de l'infection à S. pneumoniae.Pour ce faire, nous avons (i) mis en place un modèle murin de pneumonie secondaire à une infection par le virus Influenza et (ii) déterminé une dose efficace d'amoxicilline. Le traitement à l'amoxicilline conduit 12h après son administration à une clairance de la bactérie chez les animaux surinfectés, une diminution de la réponse inflammatoire et du recrutement de neutrophiles dans les poumons et le sang par rapport aux animaux non traités. En revanche, lorsque nous examinons la moelle osseuse, le traitement à l'amoxicilline n'impacte pas le nombre de progéniteurs des neutrophiles et s'accompagne d'une augmentation du nombre de neutrophiles matures. Les analyses transcriptomiques et protéomiques des neutrophiles matures de moelle osseuse montrent des différences significatives caractérisées entre autres par une diminution de l'expression de gènes inflammatoires (Mmp8, S100a8, Lcn2) et de gènes (Nos2, Qsox1) et protéine (NCF4, SOD1) associées au stress oxydatif après le traitement. L'étude des marqueurs de surface CD11b, CD62L et CXCR2, ainsi que les études fonctionnelles ont confirmé le profil moins activé des neutrophiles matures issus des souris traitées. Ces neutrophiles matures conditionnés par l'amoxicilline conservent en revanche leur capacité à migrer en périphérie au cours d'une inflammation aiguë, tout en affichant un phénotype caractéristique des neutrophiles âgés.En conclusion, nos résultats établissent pour la première fois des bases solides sur l'activité immunomodulatrice in vivo des β-lactamines. Bien que les mécanismes impliqués dans l'effet indirect de l'amoxicilline sur le développement des neutrophiles restent à élucider, la compréhension des relations entre l'immunité innée et les β-lactamines ouvrirait la voie à de nouvelles opportunités pour améliorer l'efficacité des traitements.

Pneumococcus, also known as Streptococcus pneumoniae, is a major public health problem as the leading cause of death from acute community-acquired pneumonia worldwide. The first-line treatment for this infection involves the use of β-lactams, antibiotics with bactericidal properties. Interestingly, the literature strongly supports the hypothesis of an interaction between these antibiotics and the host immune system. Indeed, treatment with β-lactam antibiotics leads to the release of microbial molecules that could trigger the activation of components of innate immunity. Among these, neutrophils represent an ideal target given their crucial role in anti-infectious responses, particularly during S. pneumoniae infection.The aim of my thesis was to study the impact of treatment with amoxicillin, a β-lactam commonly used as first-line treatment, on neutrophils during S. pneumoniae infection.To do this, we (i) set up a mouse model of pneumonia secondary to influenza virus infection and (ii) determined an effective dose of amoxicillin. Treatment with amoxicillin led 12 hours after its administration to clearance of the bacteria in superinfected animals, a reduction in the inflammatory response and neutrophil recruitment in the lungs and blood compared with untreated animals. In contrast, when we examined the bone marrow, amoxicillin treatment had no impact on the number of neutrophil progenitors and was accompanied by an increase in the number of mature neutrophils. Transcriptomic and proteomic analyses of mature bone marrow neutrophils showed significant differences, characterized by a reduction in the expression of inflammatory genes (Mmp8, S100a8, Lcn2) and genes (Nos2, Qsox1) and proteins (NCF4, SOD1) associated with oxidative stress after treatment. Studies of the surface markers CD11b, CD62L and CXCR2, as well as functional studies, confirmed the less activated profile of mature neutrophils from treated mice. However, these mature neutrophils conditioned with amoxicillin retained their ability to migrate to the periphery during acute inflammation, while displaying a phenotype characteristic of aged neutrophils.In conclusion, our results establish for the first time a solid basis for the in vivo immunomodulatory activity of β-lactams. Although the mechanisms involved in the indirect effect of amoxicillin on neutrophil development remain to be elucidated, an understanding of the relationships between innate immunity and β-lactams would open up new opportunities for improving the efficacy of treatments.