Molecular and cellular mechanisms of skin wound infection by Staphylococcus aureus and its control by innovative therapies

Mécanismes moléculaires et cellulaires de l'infection des plaies cutanées par Staphylococcus aureus et son contrôle par des thérapies innovantes Les brûlures graves sont l'un des types de traumatismes les plus courants dans le monde et mettent souvent la vie en danger en raison du risque élevé d'infection. Ces blessures nécessitent une chirurgie reconstructive complexe pour favoriser la cicatrisation, prévenir les infections et restaurer les fonctions. Les complications telles que les infections persistantes et les retards de cicatrisation entraînent une hospitalisation prolongée et un stress psychologique pour les patients. Les infections microbiennes, en particulier celles causées par Staphylococcus aureus et ses souches résistantes à la méthicilline (SARM), souvent associées à la formation de biofilms, ralentissent la cicatrisation, ce qui rend la prévention des biofilms essentielle pour une gestion efficace des brûlures. Le plasma atmosphérique froid (PF) est un outil prometteur qui intègre des approches de réparation tissulaire et de médecine régénérative. Le PF est un gaz ionisé, un mélange de dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) et de l'azote, de champs électromagnétiques et de lumière ultraviolette, qui a des effets antimicrobiens et stimule la réparation des tissus par des mécanismes encore inconnus. Nous avons montré que le PF favorise la cicatrisation des plaies cutanées infectées par S. aureus. Dans un modèle murin de brûlures infectées, la cicatrisation se caractérise par une augmentation de la réépithélialisation de l'épiderme et de la formation de la matrice extracellulaire, et coïncide avec une réduction de la charge bactérienne dans les plaies traitées au PF. En utilisant des modèles d'infection cutanée, nous avons constaté que les PF stimulent les défenses immunitaires, conduisant à la destruction des bactéries sans compromettre l'activité proliférative des cellules. Au niveau moléculaire, nous avons élucidé le mécanisme par lequel les PF incitent l'hôte à produire des effecteurs toxiques qui éliminent les bactéries. Le PF active la NADPH oxydase NOX2, augmentant la production de ROS et inactivant S. aureus de manière dépendante de NOX2. Le PF favorise la phosphorylation des sous-unités p47phox et p40phox de NOX2 et l'activation de la GTPase Rac. La destruction intracellulaire de S. aureus par les macrophages traités au PF coïncide avec une augmentation de l'expression des composants activés du complexe enzymatique NOX2. Nous avons ensuite évalué la capacité des PF à prévenir ou à éliminer la formation de biofilms de S. aureus dans des modèles in vitro et ex vivo en utilisant de la peau humaine bioprimée en 3D. Nous avons démontré que le traitement au PF inhibait la formation de biofilms et réduisait l'intégrité des biofilms établis. L'exposition prolongée des biofilms aux PF entraîne l'apparition de variantes de S. aureus qui forment de petites colonies, une adaptation phénotypique associée à la persistance. L'analyse génomique de ces variantes a révélé des mutations spécifiques qui contribuent probablement à leur tolérance transitoire. Une seconde exposition aux PF a révélé la réversibilité de ces adaptations. Afin d'identifier les mécanismes sous-jacents à l'action antibiofilm des PF, nous avons caractérisé le transcriptome bactérien en réponse au traitement. Nous étudions actuellement le rôle des gènes différentiellement exprimés et ceux impliqués dans la tolérance. En parallèle, une étude sur les effets synergiques entre les PF et les antibiotiques conventionnels a été initiée et donne des résultats préliminaires prometteurs. Ce projet a permis de mieux comprendre les mécanismes d'action des PF et leur potentiel en tant que nouvelle modalité de traitement non invasif des brûlures et des lésions cutanées infectées. Les perspectives incluent l'intégration de la PF dans la pratique clinique, en particulier pour la gestion des brûlures et des plaies chroniques, ainsi que le soutien au développement et à la commercialisation du dispositif médical de nouvelle génération à base de PF par la start-up Plasana Medical.