Analyse de la résistance aux antibiotiques chez les entérobactéries et étude d’une potentielle voie alternative aux traitements antibiotiques

Abstract

The increase of multidrug-resistant bacteria (BMR) to antibiotics is a major public health problem. The first objective of the thesis was to search for the presence of BMR, poorly documented in the community in Tunisia. For the first time, we isolate a Klebsiella pneumoniae belonging to the sequence type ST147 producing carbapenemase NDM-1 in this setting, at Sfax. Our data also indicate an unusually high proportion (47%) of Escherichia coli producing committally two extended-spectrum ß-lactamases. Four of them, with CTX-M-15 and CTX-M-27, are divided into 2 clonal strains of type A-ST617 (2 isolates) and B2-ST131 subclade C2 (2 isolates). All contain a plasmid with the same allelic combination, F31: A4: B1; suggesting a possible dissemination of this replicon. In another study (community-based, Djerba), a multiresistant clonal strain Eh22 of Enterobacter hormaechei, containing a 300 kbp conjugative plasmid of IncHI2, was isolated from 2 patients without apparent epidemiological relationship. The plasmid was sequenced and shows the presence of different resistance genes including 4 genes encoding β-lactamases (blaTEM-1, blaDHA-1, blaCTX-M-3 and blaSHV-12). In a second part, we studied in Eh22, the resistance to colistin (CS), antibiotic of last resort. After selection of an in vitro mutant, we showed for the first time, in Enterobacter spp, that this resistance can be due to a mutation in the gene encoding MgrB, a negative regulator of the 2-component PhoQP system that allows the synthesis of cationic residues on lipopolysaccharide, target of CS. In the last part, bacteriocins-like molecules active on BMR were searched in a collection of Bacillus thurengiensis. One of them, BUPM103, inhibits the growth of BMR. The gene for a potential bacthuricin F103 (11 kDa) was identified by an in silico analysis and it was produced in E. coli. The filtered supernatant secretion showed a growth inhibitory activity against a multiresistant K. pneumoniae, in contrast to control (without secretion). This recombinant bacthuricine could constitute a therapeutic alternative for the BMR treatment.L’augmentation des bactéries multirésistantes (BMR) aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique. Le premier objectif de la thèse a été de rechercher la présence, peu documentée, de BMR dans la communauté en Tunisie. Pour la première fois, nous isolons une Klebsiella pneumoniae de séquence type ST147 productrice de la carbapénèmase NDM-1 dans ce milieu, à Sfax. Nos données indiquent aussi une proportion inhabituellement élevée (47%) d’Escherichia coli produisant deux ß-lactamases à spectre élargi. Quatre d’entre eux, avec CTX-M-15 et CTX-M-27, se divisent en 2 souches clonales de type A-ST617 (2 isolats) et B2-ST131 subclade C2 (2 isolats). Toutes contiennent un plasmide avec la même combinaison allélique, F31:A4:B1 ; suggérant une possible dissémination de ce réplicon. Lors d’une autre étude (milieu communautaire, Djerba), une souche clonale Eh22 d’Enterobacter hormaechei multirésistante, contenant un plasmide conjugatif IncHI2 de 300 kpb, a été isolée chez 2 patients sans lien épidémiologique apparent. Le plasmide a été séquencé et montre la présence de différents gènes de résistance incluant 4 gènes codant pour des ß-lactamases (blaTEM-1, blaDHA-1, blaCTX-M-3 et blaSHV-12). Dans une seconde partie, nous avons étudié chez Eh22 la résistance à la colistine (CS), antibiotique de dernier recours. Après avoir sélectionné un mutant in vitro, nous avons montré pour la première fois, chez Enterobacter spp, que cette résistance pouvait être due à une mutation dans le gène codant pour MgrB, un régulateur négatif du système à 2 composants PhoQP qui permet la synthèse de groupements cationiques sur le lipopolysaccharide, cible de la CS. Dans une dernière partie, des molécules de type bactériocines actives sur les BMR ont été recherchées à partir d’une collection de Bacillus thurengiensis. L’une d’elle, BUPM103, inhibe la croissance de BMR. Une analyse in silico a permis d’identifier le gène d’une potentielle bacthuricine F103 (11 kDa) qui a été produite dans E. coli. Le surnageant de sécrétion filtré a montré une activité d’inhibition de la croissance de K. pneumoniae multirésistante, contrairement au contrôle (sans sécrétion). Cette bacthuricine recombinante pourrait constituer une alternative thérapeutique pour le traitement des BMR