A new family of synthetic antibacterials with calixarene-based structure : Molecular, cellular and structural studies in order to investigate the mechanisms of action : interest of para-guanidinoethylcalix[4]arene

Trois inquiétudes, actuellement, dans le monde de la microbiologie médicale : la fréquence des infections nosocomiales, d'origine bactérienne dans plus de 60% des cas, la multiplication et la dissémination des résistances bactériennes, mais aussi la pénurie annoncée en molécules antibiotiques et antiseptiques. Il est indispensable de trouver de nouvelles molécules antibactériennes, avec un mécanisme d'action innovant. Nous présentons dans cette étude, l'évaluation d'une molécule innovante, calixarène purement synthétique, le para-guanidinoéthylcalix[4]arène (Cx1). Dans une 1ère partie de ce travail, nous avons montré que cette molécule se caractérise par : (i) une activité antibactérienne à large spectre, conservée sur des isolats cliniques tels que les SARM, les ERG ou les EBLSE ; (ii) une activité rapidement bactéricide, concentration-dépendante ; et (iii) une absence de cytotoxicité in vitro. Des interactions de type synergie sont obtenues avec de nombreux antibiotiques (ß-lactamines, fluoroquinolones, rifampicine, acide fusidique, tigécycline…) ; aucun antagonisme n'a été observé. Dans une 2ème partie, nous avons souligné l'absence de sélection de mutants résistants in vitro, après 30 passages, pour S. aureus et P. aeruginosa. Pour E. coli, des mutants résistants stables sont sélectionnés au delà de 15 ou 20 passages, avec un effet inoculum. Enfin, dans une 3ème partie, nous avons recherché la ou les cible(s) du Cx1 par diverses techniques, innovantes (microélectrophorèse, microscopie à force atomique) ou plus classiques (cytométrie en flux, liaison au LPS/LTA). L'ensemble des données recueillies converge vers l'existence d'une cible ou plusieurs cibles pariétales (liaison au LPS et au LTA, à d'autres structures ?). L'activité du Cx1 résulte en une modification des propriétés pariétales (densité de charge de surface, souplesse hydrodynamique, perméabilité membranaire) et en une augmentation de la rigidité bactérienne (pression osmotique). En conclusion, le Cx1 possède un potentiel intéressant en terme de nouvel antibactérien, mais de nombreuses inconnues demeurent encore concernant son mécanisme d'action. Cela laisse ouverte la porte à de nombreuses voies de recherche afin de mieux appréhender les cibles de cette molécule, et d'en optimiser les propriétés.The progressive reduction of the therapeutic effectiveness of the available antibiotics and antiseptics as a result of the spread of antimicrobial resistance underlines the urgency of the development of new classes of drugs for the treatment of infectious diseases. The major challenge is to find drugs that act against multiple multidrug-resistant strains, with a real new mechanism of action. The work presented here is an evaluation of the potential of the para-guanidinoethylcalix[4]arene (Cx1), as a new innovative antibacterial. In the first part of this work, we have demonstrated that Cx1 possess: (i) a broad-spectrum with an activity conserved against multidrug-resistant isolates such as MRSA, VRE or ESBL-producing Enterobacteriaceae; (ii) a rapid bactericidal and concentration-dependant activity; and (iii) an absence of cytotoxicity in vitro. Checkerboard studies have underlined a large number of synergies with numerous antibiotics (ß-lactamins, fluoroquinolones, rifampicin, fusidic acid, tigecycline…) ; no antagonism have been observed. In the second part, we have showed that Cx1 was not able to select resistant mutants with S. aureus and P. aeruginosa. For E. coli, we have observed resistant mutants beyond 15 or 20 passages, with inoculums effect. In the last part of this work, we have used various techniques in order to elucidate mechanism of action of Cx1: innovative techniques (microelectrophoresis, atomic force microscopy),and other more classical (flow cytometry, LPS/LTA sequestration). All data obtained conduct us to confirm our first hypothesis: Cx1 possess one or many targets on bacterial cell wall, and its activity was translated by wall changes (surface charge density, hydrodynamic properties, membrane permeability), and increase of bacterial rigidity (increase of turgor pressure). In conclusion, Cx1 appears as a good candidate as new antibacterial or adjuvant in anti-infectious therapy, but its real mechanism of action remains unknown. Numerous research ways remain to be investigated in order to better understand of targets of Cx1, and to optimize its antibacterial properties

De la genèse d’une nouvelle classe d’antibactériens à base de polyphénols cycliques de type calixarène : études moléculaire(s), cellulaires(s) et structurale(s) en vue de l'identification des cibles d'action : le cas du para-guanidinoéthylcalix[4]arène

The progressive reduction of the therapeutic effectiveness of the available antibiotics and antiseptics as a result of the spread of antimicrobial resistance underlines the urgency of the development of new classes of drugs for the treatment of infectious diseases. The major challenge is to find drugs that act against multiple multidrug-resistant strains, with a real new mechanism of action. The work presented here is an evaluation of the potential of the para-guanidinoethylcalix[4]arene (Cx1), as a new innovative antibacterial. In the first part of this work, we have demonstrated that Cx1 possess: (i) a broad-spectrum with an activity conserved against multidrug-resistant isolates such as MRSA, VRE or ESBL-producing Enterobacteriaceae; (ii) a rapid bactericidal and concentration-dependant activity; and (iii) an absence of cytotoxicity in vitro. Checkerboard studies have underlined a large number of synergies with numerous antibiotics (ß-lactamins, fluoroquinolones, rifampicin, fusidic acid, tigecycline…) ; no antagonism have been observed. In the second part, we have showed that Cx1 was not able to select resistant mutants with S. aureus and P. aeruginosa. For E. coli, we have observed resistant mutants beyond 15 or 20 passages, with inoculums effect. In the last part of this work, we have used various techniques in order to elucidate mechanism of action of Cx1: innovative techniques (microelectrophoresis, atomic force microscopy),and other more classical (flow cytometry, LPS/LTA sequestration). All data obtained conduct us to confirm our first hypothesis: Cx1 possess one or many targets on bacterial cell wall, and its activity was translated by wall changes (surface charge density, hydrodynamic properties, membrane permeability), and increase of bacterial rigidity (increase of turgor pressure). In conclusion, Cx1 appears as a good candidate as new antibacterial or adjuvant in anti-infectious therapy, but its real mechanism of action remains unknown. Numerous research ways remain to be investigated in order to better understand of targets of Cx1, and to optimize its antibacterial properties.Trois inquiétudes, actuellement, dans le monde de la microbiologie médicale : la fréquence des infections nosocomiales, d'origine bactérienne dans plus de 60% des cas, la multiplication et la dissémination des résistances bactériennes, mais aussi la pénurie annoncée en molécules antibiotiques et antiseptiques. Il est indispensable de trouver de nouvelles molécules antibactériennes, avec un mécanisme d'action innovant. Nous présentons dans cette étude, l'évaluation d'une molécule innovante, calixarène purement synthétique, le para-guanidinoéthylcalix[4]arène (Cx1). Dans une 1ère partie de ce travail, nous avons montré que cette molécule se caractérise par : (i) une activité antibactérienne à large spectre, conservée sur des isolats cliniques tels que les SARM, les ERG ou les EBLSE ; (ii) une activité rapidement bactéricide, concentration-dépendante ; et (iii) une absence de cytotoxicité in vitro. Des interactions de type synergie sont obtenues avec de nombreux antibiotiques (ß-lactamines, fluoroquinolones, rifampicine, acide fusidique, tigécycline…) ; aucun antagonisme n'a été observé. Dans une 2ème partie, nous avons souligné l'absence de sélection de mutants résistants in vitro, après 30 passages, pour S. aureus et P. aeruginosa. Pour E. coli, des mutants résistants stables sont sélectionnés au delà de 15 ou 20 passages, avec un effet inoculum. Enfin, dans une 3ème partie, nous avons recherché la ou les cible(s) du Cx1 par diverses techniques, innovantes (microélectrophorèse, microscopie à force atomique) ou plus classiques (cytométrie en flux, liaison au LPS/LTA). L'ensemble des données recueillies converge vers l'existence d'une cible ou plusieurs cibles pariétales (liaison au LPS et au LTA, à d'autres structures ?). L'activité du Cx1 résulte en une modification des propriétés pariétales (densité de charge de surface, souplesse hydrodynamique, perméabilité membranaire) et en une augmentation de la rigidité bactérienne (pression osmotique). En conclusion, le Cx1 possède un potentiel intéressant en terme de nouvel antibactérien, mais de nombreuses inconnues demeurent encore concernant son mécanisme d'action. Cela laisse ouverte la porte à de nombreuses voies de recherche afin de mieux appréhender les cibles de cette molécule, et d'en optimiser les propriétés

Des ERG et des Hommes... (Et le bactériologiste dans tout ça ?)

La résistance aux antibactériens a officiellement commencé le jour de la première administration d une molécule antibiotique, et restera probablement un compagnon de route pour une durée indéterminée (tant que les Hommes et les bactéries cohabiteront ?). L année 2008 marque les 20 ans de la publication du 1er rapport d isolats cliniques d ERV (Entérocoques Résistants à la Vancomycine). Depuis ces 1ers cas, les ERV ou ERG (Entérocoques Résistants aux Glycopeptides) ont émergé comme d importants pathogènes nosocomiaux, stimulant une intense recherche pour élucider à la fois l épidémiologie, les mécanismes de la résistance et les facteurs de risque responsables de l apparition et de la dissémination de ces pathogènes, généralement considérés comme peu virulents. L objet de ce mémoire est d appréhender une épidémie à ERG du point de vue du bactériologiste. Le développement de méthodes sensibles et spécifiques pour le dépistage des colonisations ou infections à ERG, chez un nombre important de patients, simple et facile à mettre en oeuvre, est indispensable au contrôle de la dissémination de ces pathogènes hautement résistants aux antibiotiques. Les méthodes de PCR temps réel ont fait l objet d un développement important ces dernières années, en particulier pour le dépistage de BMR telles que les ERG, mais ces techniques sont souvent beaucoup trop coûteuses et complexes pour être mises en œuvre lors d une épidémie. Ces techniques n étaient pas implantées dans notre laboratoire au moment de la résurgence de l épidémie, et demandaient trop de matériel et de mises au point, pour être installées en urgence. Devant les progrès récents en terme de substrats chromogéniques spécifiques, possédant une sensibilité suffisante pour détecter les ERG au sein d une flore intestinale polymorphe et abondante, nous avons opté pour cette option, tout en gardant la PCR multiplex comme technique de confirmation. Le milieu chromID VRE (bioMérieux) nous a particulièrement séduit, puisque l incorporation de deux substrats chromogènes, cibles de deux enzymes spécifiques de E. faecalis (a-glucosidase) et de E. faecium (b-galactosidase), permet une identification présomptive de ces deux espèces. Au travers des différentes études menées au sein de notre laboratoire, nous avons montré que ce milieu nous permet d allier sensibilité (avec une lecture après 48 h d incubation), spécificité (à l aide de la coloration de Gram, permettant d éliminer la grande majorité des faux positifs), facilité d utilisation et de lecture. En association cette méthode classique de culture à la Biologie Moléculaire (PCR multiplex permettant identification et recherche des gènes de résistance, en confirmation), nous avons mis en place un schéma permettant un dépistage efficient des patients porteurs d ERG, dans les meilleurs délais.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

De la genèse d'une nouvelle classe d'antibactériens à base de polyphénols cycliques de type calixarène (etudes moléculaire(s), cellulaires(s) et structurale(s) en vue de l'identification des cibles d'action)

Trois inquiétudes, actuellement, dans le monde de la microbiologie médicale : la fréquence des infections nosocomiales, d'origine bactérienne dans plus de 60% des cas, la multiplication et la dissémination des résistances bactériennes, mais aussi la pénurie annoncée en molécules antibiotiques et antiseptiques. Il est indispensable de trouver de nouvelles molécules antibactériennes, avec un mécanisme d'action innovant. Nous présentons dans cette étude, l'évaluation d'une molécule innovante, calixarène purement synthétique, le para-guanidinoéthylcalix[4]arène (Cx1). Dans une 1ère partie de ce travail, nous avons montré que cette molécule se caractérise par : (i) une activité antibactérienne à large spectre, conservée sur des isolats cliniques tels que les SARM, les ERG ou les EBLSE ; (ii) une activité rapidement bactéricide, concentration-dépendante ; et (iii) une absence de cytotoxicité in vitro. Des interactions de type synergie sont obtenues avec de nombreux antibiotiques (ß-lactamines, fluoroquinolones, rifampicine, acide fusidique, tigécycline ) ; aucun antagonisme n'a été observé. Dans une 2ème partie, nous avons souligné l'absence de sélection de mutants résistants in vitro, après 30 passages, pour S. aureus et P. aeruginosa. Pour E. coli, des mutants résistants stables sont sélectionnés au delà de 15 ou 20 passages, avec un effet inoculum. Enfin, dans une 3ème partie, nous avons recherché la ou les cible(s) du Cx1 par diverses techniques, innovantes (microélectrophorèse, microscopie à force atomique) ou plus classiques (cytométrie en flux, liaison au LPS/LTA). L'ensemble des données recueillies converge vers l'existence d'une cible ou plusieurs cibles pariétales (liaison au LPS et au LTA, à d'autres structures ?). L'activité du Cx1 résulte en une modification des propriétés pariétales (densité de charge de surface, souplesse hydrodynamique, perméabilité membranaire) et en une augmentation de la rigidité bactérienne (pression osmotique). En conclusion, le Cx1 possède un potentiel intéressant en terme de nouvel antibactérien, mais de nombreuses inconnues demeurent encore concernant son mécanisme d'action. Cela laisse ouverte la porte à de nombreuses voies de recherche afin de mieux appréhender les cibles de cette molécule, et d'en optimiser les propriétés.The progressive reduction of the therapeutic effectiveness of the available antibiotics and antiseptics as a result of the spread of antimicrobial resistance underlines the urgency of the development of new classes of drugs for the treatment of infectious diseases. The major challenge is to find drugs that act against multiple multidrug-resistant strains, with a real new mechanism of action. The work presented here is an evaluation of the potential of the para-guanidinoethylcalix[4]arene (Cx1), as a new innovative antibacterial. In the first part of this work, we have demonstrated that Cx1 possess: (i) a broad-spectrum with an activity conserved against multidrug-resistant isolates such as MRSA, VRE or ESBL-producing Enterobacteriaceae; (ii) a rapid bactericidal and concentration-dependant activity; and (iii) an absence of cytotoxicity in vitro. Checkerboard studies have underlined a large number of synergies with numerous antibiotics (ß-lactamins, fluoroquinolones, rifampicin, fusidic acid, tigecycline ) ; no antagonism have been observed. In the second part, we have showed that Cx1 was not able to select resistant mutants with S. aureus and P. aeruginosa. For E. coli, we have observed resistant mutants beyond 15 or 20 passages, with inoculums effect. In the last part of this work, we have used various techniques in order to elucidate mechanism of action of Cx1: innovative techniques (microelectrophoresis, atomic force microscopy),and other more classical (flow cytometry, LPS/LTA sequestration). All data obtained conduct us to confirm our first hypothesis: Cx1 possess one or many targets on bacterial cell wall, and its activity was translated by wall changes (surface charge density, hydrodynamic properties, membrane permeability), and increase of bacterial rigidity (increase of turgor pressure). In conclusion, Cx1 appears as a good candidate as new antibacterial or adjuvant in anti-infectious therapy, but its real mechanism of action remains unknown. Numerous research ways remain to be investigated in order to better understand of targets of Cx1, and to optimize its antibacterial properties.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

Fight Against Antimicrobial Resistance: We Always Need New Antibacterials but for Right Bacteria

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Généralités sur les antibiotiques par voie systémique et principes d'utilisation

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Screening for β-lactam resistance by penicillin G in the Streptococcus anginosus group challenged by rare strains with altered PBPs

International audienceAbstract Background Streptococcus anginosus group (SAG) strains are common pathogens causing abscesses and bacteraemia. They are generally susceptible to β-lactams, which constitute first-line treatment. EUCAST recommends testing penicillin G susceptibility to screen for β-lactam resistance. Isolates categorized as susceptible (negative screening) can be reported as susceptible to aminopenicillins and third-generation cephalosporins. Objectives To assess the reliability of penicillin G resistance screening in predicting β-lactam resistance in SAG blood culture isolates, and to investigate isolates for which this test would be unreliable. Methods We determined the susceptibility to penicillin G, amoxicillin and ceftriaxone of 90 SAG blood culture isolates, all with negative penicillin G resistance screening. β-Lactam-resistant strains were sequenced and compared with susceptible reference SAG strains. Results We detected two isolates displaying β-lactam resistance, especially to third-generation cephalosporins, despite negative screening for penicillin G resistance. For these isolates, amino acid substitutions were identified next to the essential PBP motifs SxxK, SxN and/or KS/TGS/T. Changes in these motifs have been previously linked to β-lactam resistance in Streptococcus pneumoniae. Conclusions Our study suggests that aminopenicillin and third-generation cephalosporin susceptibility should be determined for SAG strains in the event of severe infection as screening for penicillin G resistance might not be sufficient to detect resistance mechanisms that predominantly affect cephalosporins. The PBP sequencing of resistant SAG strains allowed us to detect amino acid changes potentially linked to β-lactam resistance

Nanoscale effects of antibiotics on P. aeruginosa

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Enhanced culture recovery of Campylobacter with modified Cary-Blair medium: A practical field experience

Modified Cary-Blair medium derived devices have been implemented in many laboratories to optimize culture recovery of common bacterial enteric pathogens. Our analysis constitutes the first report of routine laboratory experience supporting the idea that the use of such devices enhances Campylobacter recovery from stools

Binary Enterotoxin Producing <i>Clostridium perfringens</i> Isolated in Blood Cultures: Case Report and Review of the Literature

Clostridium perfringens (C. perfringens) is an anaerobic, spore-forming Gram-positive rod responsible for necrotizing gangrene, bacteremia in patients with cancer or gastrointestinal tract infection. C. perfringens virulence is due in large part to toxin production. In 2014, a new enterotoxin, BEC (binary enterotoxin of Clostridium perfringens) encoded by becA and becB genes, distinct from enterotoxin (CPE) encoded by the cpe gene, has been described. BEC-producing strains can be causative agents of acute gastroenteritis in humans. We present herein the case of a 64-year-old man who presented to the emergency department of Toulouse University Hospital with pneumonia and septic shock, without digestive symptoms. Blood cultures showed C. perfringens bacteremia and despite appropriate antibiotic treatment the patient passed away 7 h after admission. The characterization of the strain by whole genome sequencing revealed the presence of typical genes of C. perfringens: plc gene (alpha-toxin, phospholipase C) and pfoA (theta-toxin, perfringolysine). Surprisingly, this strain also harbored becA and becB genes encoding the recently described BEC toxin. Interestingly, alpha-toxin typing of our isolate and other published BEC isolates showed that they belonged to different PLC subtypes, confirming the high genetic diversity of these strains. To our knowledge, it is the first clinical case reporting bacteremia due to a BEC-producing C. perfringens isolate