Réponses multiples au stress induites par des médicaments qui inhibent la formation de biofilms chez Escherichia coli.

Un récent article paru dans Applied and Environmental Microbiology s'est intéressé aux réponses multiples au stress induites par des médicaments qui inhibent la formation de biofilms chez Escherichia coli. L'article est disponible en accès libre.

Résumé
Dans la plupart des écosystèmes, les bactéries existent principalement sous forme de biofilms structurés associés à la surface qui peuvent être très tolérants aux antibiotiques et représentent donc un problème de santé important.

Ici, nous avons exploré la réutilisation de médicaments en tant que stratégie pour identifier de nouveaux composés antibiofilm, en criblant plus de 1000 composés de la bibliothèque chimique de Prestwick, des médicaments approuvés pour des activités spécifiques qui empêchent la formation de biofilm par Escherichia coli.

La plupart des composés inhibiteurs de croissance, qui comprennent des médicaments antibactériens connus mais également antiviraux et autres, ont également réduit la formation de biofilm.

Cependant, nous avons également identifié plusieurs médicaments inhibiteurs du biofilm à des doses où seul un effet faible ou aucun effet sur la croissance planctonique pouvait être observé. Les activités des composés antibiofilms les plus spécifiques ont été davantage caractérisées en utilisant l'analyse de l'expression génique, la protéomique et la microscopie.

Nous avons observé que la plupart de ces médicaments agissaient en réprimant les gènes responsables de la production de curli, un composant majeur de la matrice de biofilm de E. coli. Cette répression s'est apparemment produite par l'induction de plusieurs réponses différentes au stress y compris des dommages à l'ADN et à la paroi cellulaire, et à l'homéostasie des cations divalents, démontrant que la formation de biofilm peut être inhibée par une variété de mécanismes moléculaires.

Un médicament testé, le tyloxapol, n'a pas affecté l'expression de curli ou la croissance cellulaire, mais a plutôt inhibé la formation de biofilm en supprimant l'attachement bactérien à la surface.

Importance
La prévention de la formation de biofilm bactérien est l'un des défis majeurs actuels en microbiologie. Ici, en criblant systématiquement un grand nombre de médicaments approuvés pour leur capacité à supprimer la formation de biofilm par Escherichia coli, nous avons identifié un certain nombre de composés antibiofilms potentiels. Nous avons en outre démontré différents mécanismes d'action pour des composés individuels, de l'induction du stress réplicatif au déséquilibre de l'homéostasie cationique à l'inhibition de l'attachement bactérien à la surface.

Nos travaux démontrent le potentiel de la réutilisation de médicaments pour la prévention de la formation de biofilm bactérien et suggèrent qu'également pour d'autres bactéries, le spectre d'activité des composés antibiofilms est susceptible d'être large.

En conclusion de leur article, les auteurs indiquent,

En résumé, en effectuant un examen approfondi, nous avons pu identifier plusieurs médicaments qui suppriment spécifiquement la formation de biofilms par les souches commensales et pathogènes de E. coli tout en ayant un effet faible ou aucun effet sur la croissance bactérienne à une concentration donnée.

Alors que l'un des médicaments antibiofilms identifiés a spécifiquement empêché l'adhérence, l'effet d'autres médicaments était dû à la suppression de la production de curli et donc de l'agrégation cellulaire.

Cela s'est apparemment produit en raison de l'induction de différentes réponses au stress, y compris une homéostasie perturbée des cations divalents, des dommages à l'ADN ou des perturbations de la biosynthèse de la paroi cellulaire. Les mêmes traitements ont également induit l'expression de gènes de motilité, stimulant ainsi probablement la dispersion cellulaire. Une telle suppression induite par le stress de la formation de biofilm et de l'induction de la motilité était inattendue car chez E. coli, l'expression de curli est sous régulation positive tandis que l'expression flagellaire est sous régulation négative par la réponse générale au stress, et les biofilms favorisent généralement la résistance au stress.

Il reste à déterminer si cet effet est courant et si l'induction du stress par ces médicaments ou par d'autres médicaments pourrait également inhiber la formation de biofilms chez d'autres bactéries. Enfin, la suppression de l'expression de curli pourrait avoir des applications cliniques en plus de l'inhibition de la formation de biofilms puisque les fibres de curli sont connues pour être généralement importantes pour la pathogénicité de E. coli.