Rôle de l'efflux actif de type RND dans la résistance aux antibiotiques chez Pseudomonas sp.

Les antibiotiques sont des molécules majeures de l’arsenal thérapeutique moderne contre les infections bactériennes. Cependant, ces dernières décennies ont vu naître émerger des souches résistantes, notamment chez le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa, reconnu comme cible prioritaire de développement de nouvelles stratégies thérapeutiques par l’Organisation Mondiale de la Santé. Son proche parent, P. putida, est rarement identifié dans des prélèvements cliniques mais sa capacité à acquérir des mécanismes de résistance en fait un excellent modèle d’étude. La surproduction des pompes d’efflux actif de la famille RND (Resistance, Nodulation, Cell Division) est l’un des mécanismes impliqués dans la résistance aux antibiotiques chez les bactéries. Cette surproduction survient généralement suite à une altération de leur voie de régulation en raison d’une mutation génétique. Ces systèmes vont permettre d’exporter un large spectre d’antibiotiques, ce qui en fait un élément majeur du développement de souches multi-résistantes. La caractérisation de ces systèmes, de leurs substrats et de leur régulation est primordiale pour préserver l’activité des antibiotiques et designer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ce travail de thèse a été divisé en deux projets. Au cours du premier projet, nous avons étudié les systèmes impliqués dans la résistance à la colistine chez P. aeruginosa, un peptide antimicrobien utilisé en dernier recours contre les souches multi-résistantes. Nous avons ainsi mis en évidence le rôle majeur joué par le système à deux composants (S2C) ParRS, qui contrôle l’expression de nombreux gènes, notamment l’opéron arnBCADTEF-ugd impliqué dans la synthèse et la fixation d’amino-arabinose sur le lipopolysaccharide, conférant une résistance à la colistine. Nous avons mis en évidence l’implication de la pompe RND MexXY(OprM), régulée par le S2C ParRS, dans la résistance à la colistine observée chez des mutants sélectionnés in vitro ainsi que des souches issues de prélèvements cliniques. La délétion de l’opéron mexXY conduit à une diminution de la résistance à la colistine de 16 à 128 fois chez les souches testées. Cependant, la surexpression de l’opéron mexXY chez la souche sensible PAO1 n’a pas suffi à conférer une résistance. La présence de la pompe est donc nécessaire, mais pas suffisante à l’obtention d’une résistance à la colistine, conférée par la surproduction de l’opéron arn. Cependant, le mécanisme par lequel MexXY(OprM) participe à la résistance n’est pas encore compris, et des études supplémentaires seront nécessaires pour mieux définir son rôle. Le second projet a permis la caractérisation d’un nouveau système de type RND chez P. putida, capable de prendre en charge les aminosides, les macrolides, les fluoroquinolones et le céfépime et de participer à la résistance naturelle et acquise à ces molécules. Nous avons sélectionné in vitro un mutant issu de la souche de référence KT2440 qui était résistant à toutes les β-lactamines à l’exception de l’imipénème, aux aminosides, aux fluoroquinolones et aux macrolides. Ce mutant surproduisait deux pompes de type RND : la pompe TtgABC, ainsi qu’une pompe non caractérisée que nous avons nommée ParXY (pour putida aminoglycoside resistance). Le séquençage du génome de cette souche a montré qu’une inactivation du gène sucD, codant pour la succinyl-CoA synthétase du cycle de Krebs, était responsable de l’activation d’un S2C, que nous avons nommé ParRS, codé par un opéron de deux gènes directement en amont de l’opéron parXY. Ce système à deux composants était constitutivement actif dans le mutant in vitro et responsable de la co-activation de ParXY et TtgABC. La caractérisation d’une collection de souches cliniques de P. putida a montré l’existence d’une souche dans laquelle le gène sucD était inactivé avec un phénotype similaire au mutant in vitro. Dans l’ensemble, ce travail a permis de mieux comprendre le rôle des pompes RND chez P. aeruginosa et P. putida.