Soutenance mémoire
STAPHYLOCOCCUS LUGDUNENSIS
Caractères généraux
Caractères microbiologiques
Décrit pour la première fois en 1988, S. lugdunensis a été découvert à Lyon d’où il doit son nom (Lyon, du latin Lugdunum) (Freney et al., 1988). Appartenant à la famille des Staphylococcaceae au sein du phylum des Firmicutes, S. lugdunensis est une bactérie qui se présente sous la forme de cocci à Gram positif, de 0,8 à 1 μm de diamètre, isolés, en paires ou en amas de trois à cinq cellules (Freney et al., 1988). Cette bactérie se révèle être aérobie-anaérobie facultative et possède un caractère halotolérant et mésophile ce qui lui permet d’être cultivée à des températures qui oscillent entre 30 et 45 °C (Freney et al., 1988 ; Frank et al., 2008).
Les colonies de S. lugdunensis ont une taille qui varie de 1 à 4 mm de diamètre et apparaissent lisses, brillantes, plates, à bords réguliers ou parfois rugueuses, muqueuses, avec des bords irréguliers (Freney et al., 1988). Après 3 à 5 jours d’incubation, ces colonies peuvent avoir une pigmentation jaune à dorée, ou peuvent rester de couleur crème ou non pigmentées (Freney et al., 1988 ; Fleurette et al., 1989) (Figure 2). Ces différences de morphologie et de pigmentation dépendent des souches et du milieu de culture utilisés (Freney et al., 1988 ; Fleurette et al., 1989 ; Frank et al., 2008).
Sur des géloses contenant du sang de lapin ou du sang de mouton, une hémolyse de type β (hémolyse partielle) peut être observée autour des colonies de S. lugdunensis (Fleurette et al., 1989 ; Seifert et al., 2005 ; Frank et al., 2008) (Figure 2). Une étude a montré la présence de cette hémolyse chez 95 % des souches de S. lugdunensis (Hébert, 1990). De plus, une activité hémolytique synergique, ressemblant à celle observée de la δ-hémolysine de Staphylococcus aureus, a été mise en évidence chez 73 % des souches de S. lugdunensis (Vandenesh et al., 1991). L’hémolysine de type β de S. lugdunensis agit en synergie avec l’hémolysine de type δ de S. aureus afin de produire une zone d’hémolyse complète sur des globules rouges de mouton (Frank et al., 2008).
Par ailleurs, S. lugdunensis développe une odeur caractéristique lorsqu’il est cultivé sur des géloses supplémentées avec du sang de mouton (Fleurettte et al., 1989 ; Böcher et al., 2009). Cette odeur a été décrite comme étant semblable à un produit javellisant (hypochlorite de sodium) (Böcher et al., 2009), la décomposition d’acides gras des érythrocytes de mammifères serait à l’origine de cette odeur (Stoakes et al., 1994).
Les staphylocoques se caractérisent par la présence d’une catalase mais ne produisent pas d’oxydase. S. lugdunensis appartient au groupe connu des staphylocoques à coagulase négative (CoNS) qui est constitué d’un grand nombre d’espèces de staphylocoques, distinctes de S. aureus, ne produisant pas de coagulase libre (ou staphylocoagulase) et qui sont donc incapables de coaguler le plasma (Bannerman et Peacock., 2006). Cependant, S. lugdunensis possède une protéine de liaison au fibrinogène Fbl (fibrinogen binding protein of S. lugdunensis) homologue au clumping factor ClfA (Clumping factor A) de S. aureus (Nilsson et al., 2004a ; Mitchell et al., 2004). Cette protéine est responsable d’un résultat positif au test d’agglutination sur lame (détection de la coagulase liée) ou à divers kits commerciaux dédiés à l’identification des protéines de surface de S. aureus. Cela a conduit à un réel problème d’identification (Frank et al., 2008 ; Becker et al., 2014) puisque ces résultats associés à la présence de colonies hémolytiques de couleur dorée peuvent aboutir à une identification de S. aureus et non de S. lugdunensis. Cette réaction croisée serait à l’origine d’une sous-évaluation de la prévalence de S. lugdunensis au sein des isolats de staphylocoques (Pinsky et al., 2009 ; Liu et al., 2012 ; Argemi et al., 2015).
Bien qu’elles soient plus rares, les infections à S. lugdunensis sont cliniquement impossibles à distinguer des infections causées par S. aureus (Böher et al., 2009). Aujourd’hui, des identifications bactériennes fiables au rang d’espèce sont possibles grâce à la mise en place de techniques comme la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation – Time Of Flight) permettant ainsi de résoudre ces erreurs d’identification (Argemi et al., 2015). En effet, grâce à l’utilisation de ces méthodes améliorées, 11 fois plus d’infections à S. lugdunensis ont été découvertes au Danemark de 2002 à 2006, indiquant que cette espèce était largement sous-estimée comme cause d’infection (Böher et al., 2009).
Sensibilité aux antibiotiques et aux métaux lourds
Contrairement aux autres espèces de staphylocoques, S. lugdunensis reste remarquablement sensible à la plupart des antibiotiques (Higaki et al., 1999 ; Frank et al., 2008 ; Taha et al., 2019). Les infections à S. lugdunensis sont principalement traitées par les antibiotiques de la famille des β-lactames (Zang et al., 2001), cependant le développement d’une résistance à ces antibiotiques a été mis en évidence. Le taux de résistance à la pénicilline chez S. lugdunensis diffère selon les études : il est considéré comme faible en Suède (15,5 %) (Hellbacher et al., 2006), au Danemark (20 %) (Böcher et al., 2009) et en France (24 %) (van der Mee-Marquet et al., 2003) mais plus élevé aux États-Unis (48 %) (McHardy et al., 2017) et à Taïwan (87 %) (Yen et al., 2016). Cette résistance à la pénicilline est médiée par la production d’une pénicillinase codée par le gène blaZ qui inactive la pénicilline par hydrolyse du cycle β-lactame (Zang et al., 2001 ; Ferreira et al., 2016 ; McHardy et al., 2017).
La résistance à la méticilline chez S. lugdunensis a été signalée pour la première fois en 2003 (Tee et al., 2003) et a été par la suite de plus en plus rencontrée en Asie. En effet, 4,7 %, 8,3 % et 20,8 % des isolats cliniques étudiés à Singapour, Hong-Kong et Taïwan, respectivement, se sont avérés être résistants aux pénicillines du groupe M (Tan et al., 2008 ; Ho et al., 2015 ; Lin et al., 2015). Cette résistance est conférée par la production d’une protéine PLP2a codée par le gène mecA, qui est acquis par transfert horizontal d’un élément génétique mobile (EGM) appelé SCCmec (Staphylococcal Cassette Chromosome) (Liu et al., 2016). Il existe 11 types différents (de I à XI) de cassette SCCmec chez S. aureus et autres staphylocoques (Liu et al., 2016). Concernant S. lugdunensis, une étude a permis d’identifier 4 types différents (II, IV, V et Vt) de cassette SCCmec parmi 25 isolats (Yeh et al., 2016) .
L’émergence des souches de S. lugdunensis résistantes aux antibiotiques devient préoccupante puisqu’une tolérance aux glycopeptides (classe thérapeutique utilisée en cas de résistance à la méticilline) a été découverte chez cette espèce (Frank et al., 2007 ; Bourgeois et al., 2007). La tolérance aux antibiotiques est décrite comme un type de résistance particulier chez des bactéries qui sont capables d’échapper à l’effet bactéricide d’un antibiotique donné : les bactéries survivent mais ne peuvent pas croître (Tuomanen et al., 1986). Deux études ont montré un défaut dans l’activité bactéricide des glycopeptides contre S. lugdunensis (Frank et al., 2007 ; Bourgeois et al., 2007). Parmi la collection d’isolats de S. lugdunensis sensibles à la vancomycine (concentration minimale inhibitrice CMI allant de 0,5 à 2 g/mL) étudiée par Frank et al., 93 % ont démontré une tolérance à la vancomycine avec un rapport concentration minimale bactéricide CMB/CMI > 32 (Frank et al., 2007). L’étude menée par Bourgeois et al., a également révélé une tolérance à la vancomycine et à la téicoplanine pour 46 % des souches de S. lugdunensis étudiées (Bourgeois et al., 2007).
Alors que S. lugdunensis reste très sensible à une large gamme de thérapies antibactériennes, il est intéressant de noter que le développement d’une résistance à l’érythromycine (Arciola et al., 2006), streptomycine (Jarløv et al., 1996), tétracycline (Vandenesh et al., 1993a), gentamicine (Higaki et al., 1999), ceftazidime (Goldstein et al., 2006), fosfomycine (Argemi et al., 2017a), aux aminosides et macrolides (Fleurette et al., 1989), à la rifampicine et à la ciprofloxacine (Kragsbjerg et al., 2000), a été retrouvé à travers des rapports de cas isolés. Ces souches de S. lugdunensis caractérisées par leur résistance aux antibiotiques apparaissent davantage être responsables d’infections associées aux soins (Shibuya et al., 2020). S. lugdunensis possède un large éventail de sensibilités aux antibiotiques. Cependant pour certains patients, l’antibiothérapie seule n’est pas suffisante et doit être couplée à un traitement chirurgical. Le recours à la chirurgie pour des patients atteints d’endocardite à S. lugdunensis est de 70% contre 37% pour celui d’endocardite à S. aureus (Anguera et al., 2005 ; Frank et al., 2008 ; Parthasarathy et al., 2020). De plus, des gènes conférant des caractéristiques de survie utiles peuvent être transférés entre espèces bactériennes en utilisant des plasmides comme vecteurs (Chaouni et al., 1996). Il existe peu d’études faisant état de résistance plasmidique aux métaux lourds, cependant un plasmide de résistance au cadmium nommé pLUG10 a été trouvé dans plusieurs souches de S. lugdunensis permettant une résistance de haut niveau au cadmium (CMI ≥ 125 μM) (Poitevin-Later et al., 1992). Homologue au plasmide pOX6 de S. aureus, le plasmide pLUG10 contient en effet les gènes cadX et cadB requis pour la résistance au cadmium (Chaouni et al., 1996 ; Poitevin-Later et al., 1992) .
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Table des matières
INTRODUCTION
1. STAPHYLOCOCCUS LUGDUNENSIS
1.1. Caractères généraux
1.1.1. Caractères microbiologiques
1.1.2. Sensibilité aux antibiotiques et aux métaux lourds
1.1.3. Habitat
1.1.4. Infections à S. lugdunensis
1.1.5. Données génomiques
2. VIRULENCE DE S. LUGDUNENSIS
2.1. Facteurs de colonisation et de virulence
2.1.1. Facteurs de colonisation
2.1.2. Les hémolysines
2.1.3. La lugdulysine
2.1.4. La lugdunine
2.1.5. Échappement au système immunitaire
2.1.6. Le système de sécrétion Ess/type VII
2.2. La régulation de la virulence
2.2.1. Le système Agr
2.2.2. Le système LytSR
3. LE MÉTABOLISME DU FER CHEZ S. LUGDUNENSIS
3.1. Généralités sur le fer
3.2. Acquisition du fer
3.2.1. Acquisition du fer dépendante de l’hème
3.2.2. Acquisition du fer indépendante de l’hème
TRAVAUX EXPÉRIMENTAUX
1. LES OBJECTIFS DU PROJET DE THÈSE
2. LES TRAVAUX EXPÉRIMENTAUX
2.1. Étude du régulateur transcriptionnel AgrA de S. lugdunensis
2.1.1. Objectifs et principaux résultats de l’étude
2.1.2. Publication n°1
2.2. Analyse génomique comparative de souches pathogènes et portage de S. lugdunensis
2.2.1. Objectifs et principaux résultats de l’étude
2.2.2. Publication n°2
2.3. Étude de la réponse à la limitation en fer chez S. lugdunensis
2.3.1. Objectifs et principaux résultats de l’étude
2.3.2. Publication n°3
2.4. Étude du stimulon de la limitation en fer chez S. lugdunensis
2.4.1. Objectifs et principaux résultats de l’étude
2.4.2. Publication n°4
CONCLUSION
1. ÉTUDE DU RÉGULATEUR AgrA DE S. LUGDUNENSIS
2. ÉTUDE DE L’IMPACT DE LA CONCENTRATION EN FER CHEZ S. LUGDUNENSIS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
RÉSUMÉ
