Caractérisation des souches de Staphylocoques isolées des ulcères des pieds diabétiques

Characterization of staphylococcus strains isolated from diabetic foot ulcers

• Auteur / Autrice : Nour Mansour
• Direction : Jean-Philippe Lavigne, Virginie Molle
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/07/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPHI - Laboratory of Pathogens and Host Immunity
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Régulation post-traductionnelle et Pathogénie bactérienne
• Jury : Président / Présidente : Matteo Bonazzi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Laurent, Anne Galinier, Virginie Molle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Laurent, Anne Galinier

Mots clés

Mots clés libres

Staphylococcus aureus

Staphylococcus pettenkoferi

Ssb-p

Phage ROSA-like

Staphylococcus aureus

Staphylococcus pettenkoferi

Ssb-p

ROSA-like phage

Résumé

Les ulcères du pied diabétique (UPD) représentent un problème de santé publique important en raison de leur association fréquente avec des infections récurrentes causées par des bactéries multirésistantes, le plus souvent des espèces du genre Staphylococcus. Dans les UPD, la transition de la colonisation à l'invasion est difficile, ce qui entraîne une utilisation inappropriée d'antibiotiques, un traitement retardé et une prévalence accrue d'infections particulièrement dues à S. aureus résistant à la méticilline (SARM), qui peuvent causer une morbidité grave, y compris des amputations. Cependant, le rôle des staphylocoques à coagulase négative (CoNS) dans ces infections est souvent négligé. Récemment, S. pettenkoferi, un CoNS, a été de plus en plus associée à l'ostéomyélite du pied diabétique, indiquant son implication potentielle dans la physiopathologie de ces infections et dans l’aggravation des résultats de traitement. Pour répondre à ces défis, cette thèse de doctorat a été divisée en deux grandes parties. La première partie visait à caractériser la pathogénicité de S. pettenkoferi en examinant sa survie intracellulaire, sa morphologie, sa virulence, sa formation précoce de biofilm et l'expression de ses facteurs de virulence. Les résultats ont révélé que S. pettenkoferi, à croissance lente, était très virulente in vivo, capable de former des biofilms et de persister dans les cellules. De plus, les souches étudiées de S. pettenkoferi isolées du sang humain et des UPD ont été divisées en deux clades distincts et ont présenté des différences génomiques importantes. La deuxième partie de ce travail visait à étudier un prophage connu sous le nom de ROSA-like, qui avait été précédemment découvert dans des souches de S. aureus isolés des plaies non infectées. Les études ont montré que la présence de ROSA-like dans S. aureus l'empêchait de se répliquer dans les ostéoblastes. Cependant, ces données ont été collectées à l'aide d'un milieu conventionnel. Pour étudier l'impact d'un environnement stressant sur le comportement bactérien et le rôle de ROSA-like dans l'adaptation à de telles conditions, nous avons utilisé un milieu qui imitait les conditions de la plaie chronique, mettant l'accent sur l'environnement microbiologique et cellulaire de ces plaies. Le prophage jouait un rôle dans la capacité de S. aureus à s'adapter à de telles conditions et augmentait la virulence de cette bactérie in vivo, ainsi que sa formation précoce de biofilm et sa survie intracellulaire. Enfin, ce travail s’est concentré sur l'étude d’un gène codant pour une protéine de liaison à l'ADN simple brin (SSB-P) unique au prophage ROSA-like et surexprimé par rapport aux autres gènes de prophage. Les résultats ont montré que SSB-P pouvait réduire la virulence de S. aureus et diminuer la survie intra macrophagique et la cytotoxicité de S. aureus. Ceci suggère que cette nouvelle molécule prometteuse pourrait être une cible thérapeutique pour lutter contre les infections causées par les staphylocoques.

Diabetic foot ulcers (DFUs) are a significant public health concern due to their frequent association with recurring infections caused by multidrug resistant bacteria, most commonly Staphylococcus species. In DFUs, the transition from colonization to invasion is challenging leading to inappropriate antibiotic use, delayed treatment, and an increased prevalence of particularly methicillin-resistant S. aureus (MRSA) infections, which can cause severe morbidity, including amputations. Although S. aureus is the most common Gram-positive cocci isolated from DFUs, the role of coagulase-negative staphylococci (CoNS) in these infections is often overlooked. Recently, S. pettenkoferi, a CoNS, has been increasingly associated with diabetic foot osteomyelitis, indicating its potential involvement in the pathophysiology of these infections and for worsening treatment outcomes. To address these challenges, this doctoral dissertation was divided into two major sections. The first part aimed to characterize the pathogenicity of S. pettenkoferi by examining its intracellular survival, fitness, morphology, virulence, early biofilm formation, and virulence factor expression. The findings revealed that slow-growing S. pettenkoferi was highly virulent in vivo, capable of forming biofilms and persisting in cells. Furthermore, studied strains of S. pettenkoferi isolated from human bloodstream and DFUs were divided into two distinct clades and exhibited notable genomic differences. The second part of this work sought to investigate a prophage known as ROSA-like, which was previously discovered in S. aureus strains isolated from uninfected DFUs. Studies found that the presence of ROSA-like in S. aureus prevents it from replicating within osteoblasts, reducing the damage caused to infected cells. These data, however, were collected using a conventional media. To investigate the impact of a stressful environment on bacterial behavior and the role of ROSA-like in adaptation to such conditions, we used a media that closely mimicked chronic wound conditions, emphasizing the microbiological, cellular, and inflammatory environment of chronic wounds. The prophage was observed to play a role in S. aureus’s ability to adapt to such conditions and increased its virulence in vivo, as well as its early biofilm formation and intracellular survival. Furthermore, and most crucially, the study uncovered a unique single stranded DNA binding protein (SSB-P) found in ROSA-like prophage that is substantially expressed in comparison to other prophage genes. Results showed that SSB-P can reduce S. aureus virulence, as evidenced in a zebrafish infection model. Additionally, SSB-P decreased S. aureus intramacrophagic survival and cytotoxicity, implying that it could be a suitable therapeutic target. This game-changing discovery offers a new potential molecule with anti-Staphylococcus properties.