Capacités spécifiques des pathogènes émergents du genre Achromobacter au cours de la mucoviscidose

Impaired mucocilar clearance in patients with cystic fibrosis (CF) leads to bacterial stasis conducive to polymicrobial infections. Although the species isolated from these patients are mainly Pseudomonas aeruginosa (Pa) and Staphylococcus aureus, for several years, increasing interest has been given to opportunistic pathogenic bacteria of environmental origin and multi-resistant to antibiotics such as bacteria of the genus Achromobacter (Ac). Among the 22 species composing this bacterial genus, Achromobacter xylosoxidans (Ax) and Achromobacter insuavis (Ai) are the species mainly identified in CF patients. In order to provide elements that could help explain the success of these species compared to others in infections of CF patients, we evaluated their ability to produce certain virulence/persistence factors and comparatively analyzed the results obtained according to the species determined after study of the nrdA gene and according to the origin of the strains, clinical (CF, non-CF patients) or environmental. In a first study, we explored the production of siderophores of 163 Ac strains belonging to 20 species (128 strains of clinical origin, CF and non-CF, and 35 of environmental origin) by the Chromium Azurol Sulfonate test in liquid medium. In a second study, we included 74 strains of Ax and Ai (69 of clinical origin and 5 of environmental origin) and evaluated a broader panel of virulence factors (growth, swimming and swarming motilities, profile sensitivity to antibiotics, biofilm production and ability to interact with Pa). The results of our two studies made it possible to complete current knowledge on the characteristics contributing to the pathophysiology of Achromobacter infections, while providing data on species that are rarely studied. Particularly, we We have shown that the production of siderophores, until now very little explored for this bacterial genus, is a frequent observation, carried out for 72.4% of the strains tested. The Ax species, the most frequently identified in humans, showed unique characteristics in all the tests carried out. Ax not only had the highest proportion of siderophore-producing strains but also the strains producing the highest quantities of siderophores. Significant differences were also found evidence between Ax and Ai species, with Ax exhibiting higher swimming motility and greater sensitivity to antibiotics than Ai. These two species had the capacity to establish interactions with Pa, in particular by inhibiting the production of pyocyanin from Pa. Furthermore, differences were systematically observed depending on the origin of the strains. The clinical strains, mainly from CF patients, presented greater motility, siderophore and biofilm production compared to strains from the environment. Similar results were obtained when comparing the results obtained for Ax CF strains and Ax strains derived from non-CF patients. All the observations made suggest that the epidemiological success of Ax in CF patients and more broadly in humans could in part be linked to specific characteristics presented by this species.L’altération de la clairance mucocilaire chez les patients atteints de mucoviscidose (CF) conduit à une stase bactérienne propice aux infections polymicrobiennes. Bien que les espèces isolées chez ces patients soient principalement Pseudomonas aeruginosa (Pa) et Staphylococcus aureus, depuis plusieurs années, un intérêt croissant est accordé à des bactéries pathogènes opportunistes d’origine environnementale et multirésistantes aux antibiotiques comme les bactéries du genre Achromobacter (Ac). Parmi les 22 espèces composant ce genre bactérien, Achromobacter xylosoxidans (Ax) et Achromobacter insuavis (Ai) sont les espèces majoritairement identifiées chez les patients CF. Afin d’apporter des éléments qui pourrait contribuer à expliquer le succès de ces espèces par rapport aux autres dans les infections des patients CF, nous avons évalué leur capacité à produire certains facteurs de virulence/persistance et analysé comparativement les résultats obtenus selon l’espèce déterminée après étude du gène nrdA et selon l’origine des souches, clinique (patients CF, non CF) ou environnementale. Dans une première étude, nous avons exploré la production de sidérophores de 163 souches d’Ac appartenant à 20 espèces (128 souches d’origine clinique, CF et non CF, et 35 d’origine environnementale) par le test du Chrome Azurol Sulfonate en milieu liquide. Dans une seconde étude, nous avons inclus 74 souches d’Ax et d’Ai (69 d’origine clinique et 5 d’origine environnementale) et avons évalué un panel plus large de facteurs de virulence (croissance, motilités swimming et swarming, profil de sensibilité aux antibiotiques, production de biofilm et capacité d’interaction avec Pa). Les résultats de nos deux études ont permis de compléter les connaissances actuelles sur les caractéristiques contribuant à la physiopathologie des infections par Achromobacter, tout en apportant des données sur des espèces peu fréquemment étudiées. Particulièrement, nous avons montré que la production de sidérophores, jusqu’alors très peu explorée pour ce genre bactérien, est une observation fréquente, réalisée pour 72,4 % des souches testées. L’espèce Ax, la plus fréquemment identifiée chez l’homme, a montré des caractéristiques singulières pour tous les tests réalisés. Ax présentait non seulement la plus forte proportion de souches produtrices de sidérophores mais aussi les souches produisant les quantités les plus importantes de sidérophores. Des différences significatives ont également été mises en évidence entre les espèces Ax et Ai, Ax présentant une motilité swimming plus élevée et une plus grande sensibilité aux antibiotiques qu’Ai. Ces deux espèces avaient la capacité d’établir des interactions avec Pa notamment en inhibant la production de pyocyanine de Pa. Par ailleurs, des différences ont systématiquement été observées selon l’origine des souches. Les souches cliniques, principalement issues de patients CF, présentaient une motilité, une production de sidérophore et de biofilm, plus importantes comparativement aux souches issues de l’environnement. Des résultats similaires ont été obtenus en comparant les résultats obtenus pour les souches d’Ax CF et les souches d’Ax issues de patients non CF. L’ensemble des observations réalisées suggère que le succès épidémiologique d'Ax chez les patients CF et plus largement chez l’Homme pourrait en partie être lié à des caractéristiques spécifiques présentées par cette espèce

Capacités spécifiques des pathogènes émergents du genre Achromobacter au cours de la mucoviscidose

Impaired mucocilar clearance in patients with cystic fibrosis (CF) leads to bacterial stasis conducive to polymicrobial infections. Although the species isolated from these patients are mainly Pseudomonas aeruginosa (Pa) and Staphylococcus aureus, for several years, increasing interest has been given to opportunistic pathogenic bacteria of environmental origin and multi-resistant to antibiotics such as bacteria of the genus Achromobacter (Ac). Among the 22 species composing this bacterial genus, Achromobacter xylosoxidans (Ax) and Achromobacter insuavis (Ai) are the species mainly identified in CF patients. In order to provide elements that could help explain the success of these species compared to others in infections of CF patients, we evaluated their ability to produce certain virulence/persistence factors and comparatively analyzed the results obtained according to the species determined after study of the nrdA gene and according to the origin of the strains, clinical (CF, non-CF patients) or environmental. In a first study, we explored the production of siderophores of 163 Ac strains belonging to 20 species (128 strains of clinical origin, CF and non-CF, and 35 of environmental origin) by the Chromium Azurol Sulfonate test in liquid medium. In a second study, we included 74 strains of Ax and Ai (69 of clinical origin and 5 of environmental origin) and evaluated a broader panel of virulence factors (growth, swimming and swarming motilities, profile sensitivity to antibiotics, biofilm production and ability to interact with Pa). The results of our two studies made it possible to complete current knowledge on the characteristics contributing to the pathophysiology of Achromobacter infections, while providing data on species that are rarely studied. Particularly, we We have shown that the production of siderophores, until now very little explored for this bacterial genus, is a frequent observation, carried out for 72.4% of the strains tested. The Ax species, the most frequently identified in humans, showed unique characteristics in all the tests carried out. Ax not only had the highest proportion of siderophore-producing strains but also the strains producing the highest quantities of siderophores. Significant differences were also found evidence between Ax and Ai species, with Ax exhibiting higher swimming motility and greater sensitivity to antibiotics than Ai. These two species had the capacity to establish interactions with Pa, in particular by inhibiting the production of pyocyanin from Pa. Furthermore, differences were systematically observed depending on the origin of the strains. The clinical strains, mainly from CF patients, presented greater motility, siderophore and biofilm production compared to strains from the environment. Similar results were obtained when comparing the results obtained for Ax CF strains and Ax strains derived from non-CF patients. All the observations made suggest that the epidemiological success of Ax in CF patients and more broadly in humans could in part be linked to specific characteristics presented by this species.L’altération de la clairance mucocilaire chez les patients atteints de mucoviscidose (CF) conduit à une stase bactérienne propice aux infections polymicrobiennes. Bien que les espèces isolées chez ces patients soient principalement Pseudomonas aeruginosa (Pa) et Staphylococcus aureus, depuis plusieurs années, un intérêt croissant est accordé à des bactéries pathogènes opportunistes d’origine environnementale et multirésistantes aux antibiotiques comme les bactéries du genre Achromobacter (Ac). Parmi les 22 espèces composant ce genre bactérien, Achromobacter xylosoxidans (Ax) et Achromobacter insuavis (Ai) sont les espèces majoritairement identifiées chez les patients CF. Afin d’apporter des éléments qui pourrait contribuer à expliquer le succès de ces espèces par rapport aux autres dans les infections des patients CF, nous avons évalué leur capacité à produire certains facteurs de virulence/persistance et analysé comparativement les résultats obtenus selon l’espèce déterminée après étude du gène nrdA et selon l’origine des souches, clinique (patients CF, non CF) ou environnementale. Dans une première étude, nous avons exploré la production de sidérophores de 163 souches d’Ac appartenant à 20 espèces (128 souches d’origine clinique, CF et non CF, et 35 d’origine environnementale) par le test du Chrome Azurol Sulfonate en milieu liquide. Dans une seconde étude, nous avons inclus 74 souches d’Ax et d’Ai (69 d’origine clinique et 5 d’origine environnementale) et avons évalué un panel plus large de facteurs de virulence (croissance, motilités swimming et swarming, profil de sensibilité aux antibiotiques, production de biofilm et capacité d’interaction avec Pa). Les résultats de nos deux études ont permis de compléter les connaissances actuelles sur les caractéristiques contribuant à la physiopathologie des infections par Achromobacter, tout en apportant des données sur des espèces peu fréquemment étudiées. Particulièrement, nous avons montré que la production de sidérophores, jusqu’alors très peu explorée pour ce genre bactérien, est une observation fréquente, réalisée pour 72,4 % des souches testées. L’espèce Ax, la plus fréquemment identifiée chez l’homme, a montré des caractéristiques singulières pour tous les tests réalisés. Ax présentait non seulement la plus forte proportion de souches produtrices de sidérophores mais aussi les souches produisant les quantités les plus importantes de sidérophores. Des différences significatives ont également été mises en évidence entre les espèces Ax et Ai, Ax présentant une motilité swimming plus élevée et une plus grande sensibilité aux antibiotiques qu’Ai. Ces deux espèces avaient la capacité d’établir des interactions avec Pa notamment en inhibant la production de pyocyanine de Pa. Par ailleurs, des différences ont systématiquement été observées selon l’origine des souches. Les souches cliniques, principalement issues de patients CF, présentaient une motilité, une production de sidérophore et de biofilm, plus importantes comparativement aux souches issues de l’environnement. Des résultats similaires ont été obtenus en comparant les résultats obtenus pour les souches d’Ax CF et les souches d’Ax issues de patients non CF. L’ensemble des observations réalisées suggère que le succès épidémiologique d'Ax chez les patients CF et plus largement chez l’Homme pourrait en partie être lié à des caractéristiques spécifiques présentées par cette espèce

Capacités spécifiques des pathogènes émergents du genre Achromobacter au cours de la mucoviscidose

Impaired mucocilar clearance in patients with cystic fibrosis (CF) leads to bacterial stasis conducive to polymicrobial infections. Although the species isolated from these patients are mainly Pseudomonas aeruginosa (Pa) and Staphylococcus aureus, for several years, increasing interest has been given to opportunistic pathogenic bacteria of environmental origin and multi-resistant to antibiotics such as bacteria of the genus Achromobacter (Ac). Among the 22 species composing this bacterial genus, Achromobacter xylosoxidans (Ax) and Achromobacter insuavis (Ai) are the species mainly identified in CF patients. In order to provide elements that could help explain the success of these species compared to others in infections of CF patients, we evaluated their ability to produce certain virulence/persistence factors and comparatively analyzed the results obtained according to the species determined after study of the nrdA gene and according to the origin of the strains, clinical (CF, non-CF patients) or environmental. In a first study, we explored the production of siderophores of 163 Ac strains belonging to 20 species (128 strains of clinical origin, CF and non-CF, and 35 of environmental origin) by the Chromium Azurol Sulfonate test in liquid medium. In a second study, we included 74 strains of Ax and Ai (69 of clinical origin and 5 of environmental origin) and evaluated a broader panel of virulence factors (growth, swimming and swarming motilities, profile sensitivity to antibiotics, biofilm production and ability to interact with Pa). The results of our two studies made it possible to complete current knowledge on the characteristics contributing to the pathophysiology of Achromobacter infections, while providing data on species that are rarely studied. Particularly, we We have shown that the production of siderophores, until now very little explored for this bacterial genus, is a frequent observation, carried out for 72.4% of the strains tested. The Ax species, the most frequently identified in humans, showed unique characteristics in all the tests carried out. Ax not only had the highest proportion of siderophore-producing strains but also the strains producing the highest quantities of siderophores. Significant differences were also found evidence between Ax and Ai species, with Ax exhibiting higher swimming motility and greater sensitivity to antibiotics than Ai. These two species had the capacity to establish interactions with Pa, in particular by inhibiting the production of pyocyanin from Pa. Furthermore, differences were systematically observed depending on the origin of the strains. The clinical strains, mainly from CF patients, presented greater motility, siderophore and biofilm production compared to strains from the environment. Similar results were obtained when comparing the results obtained for Ax CF strains and Ax strains derived from non-CF patients. All the observations made suggest that the epidemiological success of Ax in CF patients and more broadly in humans could in part be linked to specific characteristics presented by this species.L’altération de la clairance mucocilaire chez les patients atteints de mucoviscidose (CF) conduit à une stase bactérienne propice aux infections polymicrobiennes. Bien que les espèces isolées chez ces patients soient principalement Pseudomonas aeruginosa (Pa) et Staphylococcus aureus, depuis plusieurs années, un intérêt croissant est accordé à des bactéries pathogènes opportunistes d’origine environnementale et multirésistantes aux antibiotiques comme les bactéries du genre Achromobacter (Ac). Parmi les 22 espèces composant ce genre bactérien, Achromobacter xylosoxidans (Ax) et Achromobacter insuavis (Ai) sont les espèces majoritairement identifiées chez les patients CF. Afin d’apporter des éléments qui pourrait contribuer à expliquer le succès de ces espèces par rapport aux autres dans les infections des patients CF, nous avons évalué leur capacité à produire certains facteurs de virulence/persistance et analysé comparativement les résultats obtenus selon l’espèce déterminée après étude du gène nrdA et selon l’origine des souches, clinique (patients CF, non CF) ou environnementale. Dans une première étude, nous avons exploré la production de sidérophores de 163 souches d’Ac appartenant à 20 espèces (128 souches d’origine clinique, CF et non CF, et 35 d’origine environnementale) par le test du Chrome Azurol Sulfonate en milieu liquide. Dans une seconde étude, nous avons inclus 74 souches d’Ax et d’Ai (69 d’origine clinique et 5 d’origine environnementale) et avons évalué un panel plus large de facteurs de virulence (croissance, motilités swimming et swarming, profil de sensibilité aux antibiotiques, production de biofilm et capacité d’interaction avec Pa). Les résultats de nos deux études ont permis de compléter les connaissances actuelles sur les caractéristiques contribuant à la physiopathologie des infections par Achromobacter, tout en apportant des données sur des espèces peu fréquemment étudiées. Particulièrement, nous avons montré que la production de sidérophores, jusqu’alors très peu explorée pour ce genre bactérien, est une observation fréquente, réalisée pour 72,4 % des souches testées. L’espèce Ax, la plus fréquemment identifiée chez l’homme, a montré des caractéristiques singulières pour tous les tests réalisés. Ax présentait non seulement la plus forte proportion de souches produtrices de sidérophores mais aussi les souches produisant les quantités les plus importantes de sidérophores. Des différences significatives ont également été mises en évidence entre les espèces Ax et Ai, Ax présentant une motilité swimming plus élevée et une plus grande sensibilité aux antibiotiques qu’Ai. Ces deux espèces avaient la capacité d’établir des interactions avec Pa notamment en inhibant la production de pyocyanine de Pa. Par ailleurs, des différences ont systématiquement été observées selon l’origine des souches. Les souches cliniques, principalement issues de patients CF, présentaient une motilité, une production de sidérophore et de biofilm, plus importantes comparativement aux souches issues de l’environnement. Des résultats similaires ont été obtenus en comparant les résultats obtenus pour les souches d’Ax CF et les souches d’Ax issues de patients non CF. L’ensemble des observations réalisées suggère que le succès épidémiologique d'Ax chez les patients CF et plus largement chez l’Homme pourrait en partie être lié à des caractéristiques spécifiques présentées par cette espèce

Achromobacter xylosoxidans and Stenotrophomonas maltophilia: Emerging Pathogens Well-Armed for Life in the Cystic Fibrosis Patients’ Lung

International audienceIn patients with cystic fibrosis (CF), the lung is a remarkable ecological niche in which the microbiome is subjected to important selective pressures. An inexorable colonization by bacteria of both endogenous and environmental origin is observed in most patients, leading to a vicious cycle of infection–inflammation. In this context, long-term colonization together with competitive interactions among bacteria can lead to over-inflammation. While Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus, the two pathogens most frequently identified in CF, have been largely studied for adaptation to the CF lung, in the last few years, there has been a growing interest in emerging pathogens of environmental origin, namely Achromobacter xylosoxidans and Stenotrophomonas maltophilia. The aim of this review is to gather all the current knowledge on the major pathophysiological traits, their supporting mechanisms, regulation and evolutionary modifications involved in colonization, virulence, and competitive interactions with other members of the lung microbiota for these emerging pathogens, with all these mechanisms being major drivers of persistence in the CF lung. Currently available research on A. xylosoxidans complex and S. maltophilia shows that these emerging pathogens share important pathophysiological features with well-known CF pathogens, making them important members of the complex bacterial community living in the CF lung

Does Achromobacter xylosoxidans have specific characteristics that could contribute to its emergence in Cystic Fibrosis ?

International audienceProduction of a significatively higher biofilm biomass and higher swarming motility by CF strains vs NCF strains o Possible correlation between swarming motility and biofilm production like described for Pa in Shrout and al., 2006 8 ➢ Strong expression of virulence factor (swimming motility) by NCF strains compared with CF strains o Confirmation of the results obtained by Filipic et al., 2017 5 ➢ Distinct competitive abilities observed for Ax CF versus NCF strains o Competition affected major pathophysiological traits of Pa including production of virulence factors Does Achromobacter xylosoxidans have specific characteristics that could contribute to its emergence in Cystic Fibrosis

Does Achromobacter xylosoxidans have specific characteristics that could contribute to its emergence in Cystic Fibrosis ?

International audienceProduction of a significatively higher biofilm biomass and higher swarming motility by CF strains vs NCF strains o Possible correlation between swarming motility and biofilm production like described for Pa in Shrout and al., 2006 8 ➢ Strong expression of virulence factor (swimming motility) by NCF strains compared with CF strains o Confirmation of the results obtained by Filipic et al., 2017 5 ➢ Distinct competitive abilities observed for Ax CF versus NCF strains o Competition affected major pathophysiological traits of Pa including production of virulence factors Does Achromobacter xylosoxidans have specific characteristics that could contribute to its emergence in Cystic Fibrosis

Biofilm Formation by <i>Staphylococcus aureus</i> in the Specific Context of Cystic Fibrosis

Staphylococcus aureus is a major human pathogen whose characteristics support its success in various clinical settings including Cystic Fibrosis (CF). In CF, S. aureus is indeed the most commonly identified opportunistic pathogen in children and the overall population. S. aureus colonization/infection, either by methicillin-susceptible or methicillin-resistant strains, will become chronic in about one third of CF patients. The persistence of S. aureus in CF patients’ lungs, despite various eradication strategies, is favored by several traits in both host and pathogen. Among the latter, living in biofilm is a highly protective way to survive despite deleterious environmental conditions, and is a common characteristic shared by the main pathogens identified in CF. This is why CF has earned the status of a biofilm-associated disease for several years now. Biofilm formation by S. aureus, and the molecular mechanisms governing and regulating it, have been extensively studied but have received less attention in the specific context of CF lungs. Here, we review the current knowledge on S. aureus biofilm in this very context, i.e., the importance, study methods, molecular data published on mono- and multi-species biofilm and anti-biofilm strategies. This focus on studies including clinical isolates from CF patients shows that they are still under-represented in the literature compared with studies based on reference strains, and underlines the need for such studies. Indeed, CF clinical strains display specific characteristics that may not be extrapolated from results obtained on laboratory strains

Biofilm formation in MRSA isolated in Cystic Fibrosis patients is strain-dependent and differentially influenced by antibiotics

International audienc

Biofilm Formation in Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Isolated in Cystic Fibrosis Patients Is Strain-Dependent and Differentially Influenced by Antibiotics

International audienceCystic fibrosis (CF) is a genetic disease with lung abnormalities making patients particularly predisposed to pulmonary infections. Staphylococcus aureus is the most frequently identified pathogen, and multidrug-resistant strains (MRSA, methicillin-resistant S. aureus ) have been associated with more severe lung dysfunction leading to eradication recommendations. Diverse bacterial traits and adaptive skills, including biofilm formation, may, however, make antimicrobial therapy challenging. In this context, we compared the ability of a collection of genotyped MRSA isolates from CF patients to form biofilm with and without antibiotics (ceftaroline, ceftobiprole, linezolid, trimethoprim, and rifampicin). Our study used standardized approaches not previously applied to CF MRSA, the BioFilm Ring test® (BRT®), the Antibiofilmogram®, and the BioFlux™ 200 system which were adapted for use with the artificial sputum medium (ASM) mimicking conditions more relevant to the CF lung. We included 63 strains of 10 multilocus sequence types (STs) isolated from 35 CF patients, 16 of whom had chronic colonization. The BRT® showed that 27% of the strains isolated in 37% of the patients were strong biofilm producers. The Antibiofilmogram® performed on these strains showed that broad-spectrum cephalosporins had the lowest minimum biofilm inhibitory concentrations (bMIC) on a majority of strains. A focus on four chronically colonized patients with inclusion of successively isolated strains showed that ceftaroline, ceftobiprole, and/or linezolid bMICs may remain below the resistance thresholds over time. Studying the dynamics of biofilm formation by strains isolated 3years apart in one of these patients using BioFlux™ 200 showed that inhibition of biofilm formation was observed for up to 36h of exposure to bMIC and ceftaroline and ceftobiprole had a significantly greater effect than linezolid. This study has brought new insights into the behavior of CF MRSA which has been little studied for its ability to form biofilm. Biofilm formation is a common characteristic of prevalent MRSA clones in CF. Early biofilm formation was strain-dependent, even within a sample, and not only observed during chronic colonization. Ceftaroline and ceftobiprole showed a remarkable activity with a long-lasting inhibitory effect on biofilm formation and a conserved activity on certain strains adapted to the CF lung environment after years of colonization

Biofilm formation in MRSA isolated in Cystic Fibrosis patients is strain-dependent and differentially influenced by antibiotics

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