Thioredoxin systems of clostridioides difficile : physiological roles and potential therapeutic targets

Les systèmes thiorédoxines de clostridioides difficile : rôles physiologiques et potentielles cibles thérapeutiques Clostridioides difficile est une bactérie pathogène sporulante anaérobie stricte responsable de diarrhées post-antibiothérapie et de colites pseudomembraneuses. Cette bactérie est responsable de nombreuses infections nosocomiales et communautaires avec un coût humain et économique important et la nécessité de nouvelles options thérapeutiques. C. difficile peut également servir d'organisme modèle pour l'étude des Clostridies et des bactéries anaérobies en général. Nous avons donc utilisé cette bactérie pour étudier le système thiorédoxine des Clostridies. Le système thiorédoxine est un système ubiquitaire de réparation des thiols des protéines qui est composé d'une thiorédoxine (TrxA) et d'une thiorédoxine-réductase (TrxB). Ce système caractérisé dans des bactéries modèles n'a pas encore été étudié chez des bactéries anaérobies strictes. Si la plupart des bactéries possèdent une unique TrxB pléiotrope et une ou plusieurs TrxA, les Clostridies ont plusieurs TrxB, suggérant la présence de plusieurs systèmes complets. Chez C. difficile, trois systèmes sont présents. Deux TrxB utilisent le NAD(P)H comme agent réducteur alors que la troisième TrxB fonctionne avec des ferrédoxines. Nous avons montré que deux systèmes contribuaient à la résistance à des molécules de stress comme l'oxygène et ses espèces réactives, l'oxide nitrique ou les sels biliaires. Parmi ces deux systèmes se trouve le système dépendant des ferrédoxines qui est également présent dans la spore grâce à un double contrôle par le facteur sigma de la réponse au stress, 'B, et un facteur sigma de sporulation, 'G. Ce système contribue à la résistance de la spore à l'hypochlorite et à la germination en présence d'oxygène. Le troisième système thiorédoxine participe à la voie de Stickland de la glycine-réductase, qui permet la production d'énergie via la dégradation de la glycine, et contribue à la sporulation de la bactérie. Après avoir démontré le rôle crucial des systèmes Thiorédoxine de C. difficile, nous avons souhaité étudier un antibiotique ciblant ces systèmes, l'auranofine. L'auranofine est un ancien traitement pour la polyarthrite rhumatoïde qui est étudié depuis plusieurs années pour un repositionnement thérapeutique comme antibiotique. L'auranofine, qui est un inhibiteur des TrxB bactériennes, est actif sur plusieurs pathogènes dont C. difficile. L'auranofine inhibe la croissance, la sporulation et la production de toxines de C. difficile, et est efficace en modèle animal d'infection. Nous avons souhaité compléter les informations disponibles sur cette molécule. Nous avons montré que des mutants de TrxB étaient plus sensibles à l'auranofine, confirmant leur statut de cible de la molécule. Nous avons caractérisé des souches cliniques présentant une copie supplémentaire de TrxB, et montré que cette copie ne diminuait pas la sensibilité à l'auranofine. Nous avons également démontré que l'auranofine a une activité bactéricide sur C. difficile, et qu'il existait une synergie avec les molécules produites par l'hôte lors de l'inflammation. Nous avons ensuite réalisé une expérience d'évolution en présence d'auranofine pour identifier des mutations d'adaptation. Plusieurs mutations indépendantes ont été trouvées dans le gène rsbW, qui code pour l'anti-sigma du facteur sigma de la réponse au stress, 'B. Si la mutation de ce gène diminue l'effet bactéricide de l'auranofine, elle conduit à un défaut de croissance, de sporulation et de production de toxine. Enfin, nous avons étudié l'effet de l'auranofine sur le microbiote intestinal humain grâce à un système in vitro. Cette étude a permis d'établir le spectre d'action de l'auranofine, qui inhibe principalement des Bacillota et des Bacteroidetes. Ces résultats suggèrent que l'auranofine inhibe les bactéries n'ayant pas de système glutarédoxine, un système alternatif de réparation des thiols des protéines.