Vie intraostéoblastique de Staphylococcus aureus : étude de la dynamique de réplication et des persisters

Staphylococcus aureus est une bactérie commensale de l’humain et un pathogène opportuniste majeur pouvant causer un large spectre d’infections telles que les infections ostéo-articulaires (IOA). Elles présentent un fort taux de morbidité et de mortalité ainsi que de rechute et de chronicisation. Des mécanismes d’échappement confèrent à S. aureus une protection mécanique à l’action du système immunitaire et des antibiotiques tels que son internalisation dans les cellules osseuses, notamment les ostéoblastes. Ce mécanisme pourrait exacerber les échecs thérapeutiques. L’implication de l’internalisation et de la survie de S. aureus dans les cellules osseuses au cours des IOA manque de supports notamment par la difficulté d’isolement et d’observation des cellules infectées. Le premier objectif de ma thèse a donc été de développer un modèle d’étude in cellulo afin de déchiffrer les paramètres d’infection et la dynamique de réplication de S. aureus par microscopie photonique à fluorescence. L’hétérogénéité, entre individu et souche dépendante, de la vie intraostéoblastique de S. aureus a ainsi pu être mise en lumière. Les ostéoblastes ont été la niche de S. aureus exclusivement non réplicatifs (I), ou d’au moins un S. aureus quittant la quiescence et engendrant une phase réplicative lente (II), ou rapide dite classique (IIIa) caractérisée par l’éclatement de l’ostéoblaste et le relargage des S. aureus, ou non-conventionnelle (IIIb) ou avortée (IIIc). La combinaison des rifamycines et des fluoroquinolones démontre une supériorité dans le traitement des IOA sur prothèses. Cependant, l’éradication complète de S. aureus intraostéoblastique n’est jamais atteinte in vitro quel que soit l’antibiotique et sa concentration utilisé. Le second objectif de ma thèse a donc été de déchiffrer la dynamique de réplication des survivants de S. aureus intraostéoblastique à un traitement de rifampicine et/ou de ciprofloxacine à concentrations cliniques. La ciprofloxacine créé un réservoir de S. aureus réplicatifs au sein de structures circulaires probablement par une efficacité réduite, tandis que les survivants à la rifampicine sont des persisters non ou lentement réplicatifs. Ainsi, ces travaux de thèse de doctorat présentent la première étude quantitative de la dynamique de réplication intraostéoblastique de S. aureus sous traitement ou non d’antibiotiques à concentrations cliniques, en temps réel et à l’échelle de la cellule eucaryote. Ils s’insèrent dans la compréhension globale de la dynamique de réplication et de la persistance de S. aureus intracellulaire dans le cadre des IOA. Les S. aureus intraostéoblastiques réplicatifs pourraient contribuer à la phase aigüe des IOA en colonisant les cellules et tissus voisins tandis que les non réplicatifs pourraient être impliqués dans la rechute et la chronicisation des IOA en nichant dans des ostéoblastes viables et en persistant à un traitement antibiotique.