Un stress test découvre des fissures dans la résistance de microbes hospitaliers dangereux

«Un stress test découvre des fissures dans la résistance de microbes hospitaliers dangereux», source John Innes Centre.

L'étude a identifié des facteurs critiques qui permettent aux bactéries dangereuses de propager des maladies en survivant sur les surfaces des hôpitaux et des cuisines.

L'étude des mécanismes qui permettent à l'agent pathogène humain opportuniste, Pseudomonas aeruginosa de survivre sur les surfaces, pourrait conduire à de nouvelles façons de cibler les bactéries dangereuses.

Pour survivre en dehors de leur hôte, les bactéries pathogènes doivent résister à divers stress environnementaux. Un mécanisme est la molécule de sucre, le tréhalose, qui est associée à une gamme de stress externes, en particulier le choc osmotique,des changements soudains de la concentration de sel entourant les cellules.

Des chercheurs du Centre John Innes ont analysé comment le tréhalose est métabolisé par P. aeruginosa pour définir son rôle dans la protection contre les stress externes.

Combinant la biochimie analytique et la génétique inverse, en utilisant des bactéries mutées dépourvues de fonctions clés, ils montrent que le métabolisme du tréhalose chez P. aeruginosa est lié à la biosynthèse de la molécule de stockage du carbone glycogène.

Des expériences ont montré que la perturbation des voies du tréhalose ou du glycogène réduisait considérablement la capacité de P. aeruginosa à survivre sur des surfaces artificielles telles que les comptoirs de cuisine ou d'hôpital.

L'étude a révélé que si le tréhalose et le glycogène sont tous deux importants pour la tolérance au stress chez P. aeruginosa, ils contrent des stress distincts: le tréhalose aide les bactéries à survivre dans des conditions de sel élevé; le glycogène contribue à la survie dans des environnements secs (déssication).

Les résultats soulèvent la possibilité de cibler les voies du tréhalose et du glycogène pour limiter la survie des agents pathogènes sur les surfaces artificielles.

«Nous avons montré comment un pathogène humain dangereux Pseudomonas aeruginosa répond aux défis environnementaux, tels que le stress salin ou la dessication La perturbation de la production de certains sucres tolérants au stress dans ce bug réduit considérablement sa capacité à survivre sur les surfaces de travail des cuisines et des hôpitaux», a dit auteur correspondant de l'étude Dr Jacob Malone.

Une découverte inattendue a été de savoir comment la bactérie exploite différentes voies pour ces différents stress, a dit le Dr Malone: «La sagesse conventionnelle dit que le tréhalose était responsable des deux phénotypes, mais nous avons montré que le tréhalose ne protège que contre l'osmo-stress et que le glycogène est nécessaire pour se protéger contre la dessiccation. Nous avons également été surpris de voir une baisse aussi marquée de la survie en surface lorsque nous avons perturbé les voies dans les insectes.»

La prochaine étape de la recherche consiste à comprendre comment les voies métaboliques du tréhalose et du glycogène sont régulées chez P. aeruginosa et les espèces étroitement apparentées. Le groupe souhaite également comprendre comment l'accumulation de glycogène permet aux bactéries de survivre dans des environnements secs et expliquer plus en détail comment et quand différentes parties des voies sont activées et désactivées.

P. aeruginosa est un pathogène important tant chez les animaux que chez les humains. Chez l'homme, elle affecte principalement les personnes immunodéprimées, où elle est une cause majeure de pneumonie et d'infections nosocomiales. Les infections chroniques à P. aeruginosa surviennent chez 80% des patients adultes atteints de mucoviscidose, où elle est la principale cause de morbidité et de mortalité.

Comment les bactéries neutralisent les médicaments qui combattent la mucoviscidose, selon une étude de l'University of Montana

«Comment les bactéries neutralisent les médicaments qui combattent la mucoviscidose, selon une étude de l'University of Montana», source communiqué de l'University of Monatana.

Des chercheurs de l'Université du Montana (UM) et leurs partenaires ont découvert une stratégie visqueuse utilisée par les bactéries pour vaincre les antibiotiques et autres médicaments utilisés pour lutter contre les infections affectant les personnes atteintes de mucoviscidose (ou fibrose kystique). L'étude a été publiée dans la revue Cell Reports.

La mucoviscidose est une maladie potentiellement mortelle qui provoque des infections pulmonaires persistantes et limite la capacité d'une personne à respirer au fil du temps. Une souche courante de bactérie, Pseudomonas aeruginosa, se développe souvent dans les poumons des personnes atteintes de mucoviscidose, ainsi que dans les plaies causées par des brûlures ou des ulcères diabétiques. Une fois qu'une infection à P. aeruginosa est établie, elle peut être incroyablement difficile à guérir, malgré des traitements répétés d'antibiotiques.

La Dr Laura Jennings, professeur à la Division des sciences biologiques de l'UM et affilié au Centre de médecine translationnelle de l'Université, a dit que leur étude a montré que les germes tenaces vivant dans les poumons des patients atteints de mucoviscidose créent un slime de polysaccharides auto-produit. Et ce slime rend les bactéries plus résistantes aux antibiotiques prescrits par les médecins, ainsi qu'aux médicaments qui réduisent l'épaisseur du mucus.

«Nous avons trouvé la première preuve directe que ces polysaccharides sont produits sur les sites d'infection», a dit Jennings. «Nous avons montré que l'un des polysaccahride appelé Pel, adhère à l'ADN extracellulaire, qui est abondant dans les sécrétions de mucus épais qui prédominent dans les poumons atteints de mucoviscidose.»

«Cette interaction crée une couche protectrice visqueuse autour des bactéries, ce qui les rend plus difficiles à tuer», dit-elle. «En tant que tel, cela réduit la sensibilité du pathogène aux antibiotiques et aux médicaments visant à réduire l’épaisseur du mucus des voies respiratoires en digérant l’ADN.»

Elle a dit que les travaux soutiennent l’hypothèse selon laquelle ce sont les glucides qui regroupent ou agrègent les bactéries dans les poumons atteints de mucoviscidose.

«Ceci est important parce que nous savons que la rupture physique des agrégats bactériens peut restaurer la sensibilité des bactéries à être tuées par des antibiotiques et des cellules du système immunitaire», a dit Jennings. «Par conséquent, comprendre les mécanismes qui favorisent l'agrégation bactérienne peut faciliter de nouvelles approches thérapeutiques visant à digérer les polysaccharides qui maintiennent les cellules bactériennes ensemble.»

L'étude suggère également que le polysaccaride Pel diminue probablement l'efficacité des agents thérapeutiques les plus couramment utilisés pour la mucoviscidose, qui sont des antibiotiques inhalés et un médicament qui décompose l'épaisseur du mucus des voies respiratoires, ce qui facilite la toux.

Des bactéries servant de cheval de Troie pourraient aider à vaincre les infections résistantes aux antibiotiques

La souche de type sauvage contient une protéine fluorescente verte tandis que la souche candidate cheval de Troie contient une protéine fluorescente rouge. Lorsqu'ils sont contraints de concourir, ils ne changent pas de fréquence en l'absence de l'antibiotique gentamicine (à gauche), mais le cheval de Troie prend le dessus sur la population lorsque l'antibiotique est présent (à droite).

«Des bactéries servant de cheval de Troie pourraient aider à vaincre les infections résistantes aux antibiotiques», source Imperial College London.

Une équipe dirigée par des chercheurs de l'Imperial College de Londres, de l'Université de Surrey et de l'Université de Zurich a créé une souche de bactéries qui peut surpasser les souches résistantes aux antibiotiques courants.

Cette nouvelle souche pourrait être utilisée comme un «cheval de Troie» dans le corps - en déplaçant les souches résistantes aux antibiotiques, puis en se tuant elle-même par un antibiotique auquel elle est vulnérable. L'équipe a testé l'approche dans un modèle animal d'infection et a publié ses résultats aujourd'hui dans The ISME Journal.

Le chercheur principal, le Dr José Jiménez, du Département des sciences de la vie de l'Imperial a dit : «La résistance aux antibiotiques augmente parmi de nombreux pathogènes dangereux et de nouvelles méthodes de lutte contre ces infections sont nécessaires de toute urgence.»

«Notre approche pourrait offrir une alternative aux nouveaux antibiotiques en manipulant la tendance naturelle des souches de bactéries à entrer en compétition, ce qui nous permettrait de remplacer une souche dangereuse par une souche que nous pouvons traiter relativement facilement.»

De nouvelles solutions à la résistance aux antibiotiques

L'équipe a travaillé avec une espèce de bactérie appelée Pseudomonas aeruginosa, qui est une cause fréquente d'infections pulmonaires chez les patients atteints de fibrose kystique. Les infections sont souvent très difficiles à traiter car de nombreuses souches de P. aeruginosa sont devenues résistantes à une multitude d'antibiotiques de première intention.

Au lieu de rechercher de nouveaux antibiotiques pour traiter ces infections, auxquelles les bactéries peuvent également devenir résistantes, de nombreux chercheurs se tournent vers des méthodes alternatives.

Une idée vient de l’observation que les infections sont rarement constituées d’une seule souche de bactéries- il peut y avoir plusieurs souches différentes de P. aeruginosa dans les poumons d’un patient en raison de l’évolution dans le temps du micro-organisme.

Ces souches peuvent collaborer, par exemple pour créer et partager des ressources, ou elles peuvent être en concurrence - en essayant de devenir la souche dominante en utilisant au mieux les ressources ou en éliminant leurs concurrents.

Si les souches ou souches dominantes sont résistantes aux antibiotiques, l'infection sera très difficile à traiter. Cependant, s'il est possible de fabriquer une souche plus forte que les souches résistantes aux antibiotiques d'une manière, elle les surpassera et deviendra dominante. Si cette nouvelle souche dominante est vulnérable aux antibiotiques, elle peut être facilement éliminée du corps et l'infection guérie.

Maintenant qu'il a été prouvé que la nouvelle souche surpasse les souches de type sauvage, l'équipe souhaite aller de l'avant en testant son potentiel en tant que cheval de Troie pour lutter contre les infections résistantes aux traitements. Cela impliquera de s'assurer que la nouvelle souche peut être tuée par des antibiotiques de première intention afin que l'infection puisse être éliminée, ainsi que de tester l'approche avec des modèles animaux d'infection plus pertinents.

Les travaux expérimentaux évalueront également la sécurité de la procédure en veillant particulièrement à ce que les souches du «cheval de Troie» n’acquièrent pas de mécanismes de résistance aux antibiotiques.

Le premier auteur de l'étude, Jaime González, de la Faculté de la santé et des sciences médicales de l'Université de Surrey, affirme que leur travail ouvre également de nouvelles voies pour trouver de nouveaux chevaux de Troie. Il a dit: «Nous avons découvert un compromis évolutif pour ces bactéries; celui où le coût et les avantages d'avoir un ou deux récepteurs de pyoverdine peuvent être modifiés à notre avantage.»

«Nous souhaitons également étudier d'autres compromis de ce type afin de créer potentiellement une série de chevaux de Troie candidats pour lutter contre les infections résistantes aux antibiotiques.»

Souches concurrentes

L’équipe a étudié la manière dont P. aeruginosa acquiert le fer de son environnement, ce qui est essentiel à la survie de la bactérie. P. aeruginosa utilise une molécule appelée la pyoverdine pour rechercher le fer de l'environnement, puis le capture avec des récepteurs à la surface des cellules bactériennes.

P. aeruginosa possède deux récepteurs de la pyoverdine, ce qui est avantageux lorsque le fer est rare dans l'environnement. Cependant, avoir deux récepteurs est coûteux pour la cellule, car elle utilise plus d'énergie. L'équipe a découvert que la désactivation du récepteur secondaire de la pyoverdine permettait aux bactéries de mieux fonctionner dans des conditions stressantes qui pourraient nécessiter une consommation globale d'énergie plus élevée, par exemple lorsqu'elles sont attaquées par un antibiotique.

Lorsqu'elle est confrontée à une souche de 'type sauvage' avec les deux récepteurs habituels de la pyoverdine, la souche à récepteur unique s'est avérée plus performante sous le stress d'un antibiotique, la gentamicine. Dans les cultures de laboratoire et dans une infection chez les larves de la fausse teigne de la cire, Galleria mellonella, la souche modifiée de l’équipe a remplacé la souche de type sauvage.

La synergie entre un biosurfactant et du SDS augmente l'efficacité de la perturbation de biofilms de Pseudomaonas aeruginosa

« Lavage des biofilms tenaces à l'aide de produits de nettoyage fongiques », source communiqué de l’ l'Université de Tsukuba du 22 juin 2020.

Des chercheurs de l'Université de Tsukuba démontrent qu'un biosurfactant de levure peut dissoudre des biofilms tenaces et améliorer l'efficacité des produits chimiques de nettoyage

À l'intérieur des tuyaux et à la surface des dispositifs médicaux à demeure, des couches de bactéries visqueuses, appelées biofilms, causent des problèmes allant de la contamination à grande échelle des produits à des infections chroniques potentiellement mortelles. Les biofilms sont notoirement difficiles à éliminer, ce qui n'est pas surprenant étant donné que l'une de leurs fonctions principales est de protéger les bactéries enrobées de menaces telles que la prédation, les antibiotiques et les agents de nettoyage chimiques.

L'eau de javel (attention, l’eau de javel n’est pas un produit de nettoyage mais de désinfection –aa), les produits de nettoyage oxydants agressifs et les détergents dérivés de la pétrochimie appelés tensioactifs combinés au lavage sont les méthodes les plus efficaces pour éliminer les biofilms. Cependant, l'eau de javel et les produits chimiques agressifs ne sont évidemment pas adaptés à une utilisation dans des environnements biologiques, et bien que les surfactants soient utilisés dans des produits tels que le savon pour les mains et les cosmétiques, beaucoup sont toxiques pour l'environnement et peuvent endommager les surfaces sur lesquelles ils sont utilisés.

Mais dans une étude publiée ce mois-ci dans la revue à comité de lecture Langmuir, «Synergy between Sophorolipid Biosurfactant and SDS Increases the Efficiency of P. aeruginosa Biofilm Disruption», des chercheurs de l'Université de Tsukuba ont trouvé une nouvelle façon de lutter contre les biofilms, en utilisant des agents de nettoyage dérivés des microbes eux-mêmes.

«Certaines levures de type Candida peuvent naturellement produire des biosurfactants appelés sophorolipides lors de la fermentation des huiles», explique le co-auteur principal, le professeur Andrew Utada. «Des études antérieures ont montré que les sophorolipides ont un certain degré d'activité antimicrobienne, mais il existe des informations contradictoires sur les effets de ces composés sur les biofilms composés du pathogène Gram négatif Pseudomonas aeruginosa.»

Les bactéries à Gram négatif telles que P. aeruginosa et Escherichia coli sont une cause majeure d'infections nosocomiales, tuant des milliers de personnes chaque année. En utilisant des canaux microfluidiques, les chercheurs ont montré que les sophorolipides perturbent mieux les biofilms de P. aeruginosa établis que les surfactants chimiques couramment utilisés.

Étonnamment cependant, il n'y avait aucune preuve que les sophorolipides aient réellement tué des bactéries. Une souche mutante de P. aeruginosa qui produit des quantités excessives de matrice de biofilm a donc été utilisée pour examiner le mécanisme sous-jacent de la dispersion du biofilm, révélant que les sophorolipides semblent affaiblir l'interaction entre le biofilm et la surface sous-jacente et briser la cohésion interne du biofilm lui-même, conduisant à des perturbations.

Bien que les biosurfactants soient biodégradables et beaucoup moins nocifs pour l'environnement que leurs homologues chimiques, ils sont coûteux à produire. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont testé les effets des sophorolipides en combinaison avec le tensioactif chimique largement utilisé, le dodécyl sulfate de sodium, avec des résultats encourageants.

«Les tests de combinaison ont révélé une synergie entre les sophorolipides et les tensioactifs chimiques, les deux agents montrant ensemble des effets antibiofilm plus forts à des concentrations environ 100 fois plus faibles que lorsque l'un ou l'autre a été utilisé isolément», explique le candidat en Ph.D., Bac Nguyen.

Bien que la réduction des coûts associés à la production de biosurfactants soit l'objectif à long terme, cette approche synergique de l'élimination des biofilms pourrait ouvrir de nouvelles portes pour le traitement des infections bactériennes persistantes induites par les biofilms.

Commentaire. Communiqué peu scientifique mais l’idée est séduisante …

Des bactéries dangereuses communiquent pour éviter les antibiotiques

Annonce : S’agissant de l’information à propos des rappels de produits alimentaires, pour le moment, il ne faut pas faire confiance à nos autorités sanitaires (Ministère de l’agriculture et DGCCRF). Ces deux entités ont fait et font toujours preuve d’une incroyable légèreté et d’un manque d’informations fiables vis-à-vis des consommateurs avec comme corollaire une absence de transparence en matière de sécurité des aliments.

Pseudomonas aeruginosa se développant à partir du centre d'une boîte de Pétri mais se maintenant à l'écart des six colonies bactériennes le long du bord infectées par les antibiotiques. Cela se produit parce que les six colonies avertissent leurs autres colonies conspécifiques.

« Des bactéries dangereuses communiquent pour éviter les antibiotiques », source communiqué de la Faculty of Health and Medical Sciences de l’Univerité de Copenhague.

Des chercheurs de l'Université de Copenhague ont découvert un nouveau mécanisme de survie pour un type de bactérie communément connu.

La bactérie peut émettre des signaux d’alerte et permettre ainsi à d’autres bactéries d’échapper aux ‘dangers’ tels que les antibiotiques. Les chercheurs espèrent que les nouvelles connaissances pourront être utilisées pour rendre le traitement antibiotique plus efficace.

Une infection bactérienne n’est pas seulement une expérience désagréable, elle peut également être un problème de santé majeur. Certaines bactéries développent une résistance à un traitement par antibiotiques autrement efficace. Par conséquent, les chercheurs tentent de développer de nouveaux types d'antibiotiques capables de lutter contre les bactéries, tout en essayant de rendre plus efficace le traitement actuel à base d'antibiotiques.

Les chercheurs se rapprochent maintenant de cet objectif avec un type de bactérie appelé Pseudomonas aeruginosa, réputé pour infecter les patients atteints de fibrose kystique, une maladie pulmonaire. Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont découvert que des bactéries envoient des signaux d’alerte à leurs congénères lorsqu’elles sont attaquées par des antibiotiques ou par des virus appelés bactériophages qui tuent les bactéries.

« Nous pouvons constater en laboratoire que les bactéries nagent autour de la ‘zone dangereuse’ avec des antibiotiques ou des bactériophages. Quand elles reçoivent le signal d’avertissement de leurs congénères, comme vous pouvez voir au microscope qu’elles se déplacent en rond. C'est un mécanisme de survie intelligent pour les bactéries. S'il s'avère que les bactéries utilisent la même manœuvre évasive pour infecter les humains, cela pourrait expliquer pourquoi certaines infections bactériennes ne peuvent pas être traitées efficacement avec des antibiotiques », explique la chercheuse Nina Molin Høyland-Kroghsbo, du département des sciences vétérinaires et zoologiques. et une partie du programme de recherche UCPH-Forward.

Un organisme uni

Dans le cadre de cette étude, qui est une collaboration entre l’Université de Copenhague et l’Université de Californie Irvine, des chercheurs ont étudié la croissance et la distribution de bactéries dans des boîtes de Petri. Ici, ils ont créé des environnements qui ressemblent à la surface des muqueuses où une infection peut se produire - comme dans le cas des poumons d'une personne atteinte de fibrose kystique.

Dans cet environnement, les chercheurs peuvent voir à la fois comment les bactéries se comportent et quand elles sont affectées par des antibiotiques et des bactériophages.

« C’est assez fascinant pour nous de voir comment les bactéries communiquent et changent de comportement pour que toute la population bactérienne puisse survivre. On peut presque dire qu’ils agissent comme un organisme uni », dit Nina Molin Høyland-Kroghsbo.

Possibilité de blocage

La bactérie Pseudomonas aeruginosa est un problème tellement important qu’elle se trouve dans la catégorie ‘critique’ de la liste des bactéries de l’Organisation mondiale de la santé contre lesquelles il est urgent d’avoir de nouveaux antibiotiques. Les chercheurs sont donc exités à l’idée de faire de nouvelles découvertes sur le comportement et la survie de ce type de bactéries.

« Les infections par ce type de bactéries sont un problème majeur dans le monde entier avec de nombreuses hospitalisations et décès. C’est pourquoi nous sommes vraiment ravis de pouvoir apporter de nouvelles connaissances pouvant potentiellement être utilisées pour lutter contre ces bactéries », déclare Nina Molin Høyland-Kroghsbo.

Cependant, elle souligne qu'il faudra encore longtemps avant que les nouvelles connaissances aboutissent à un meilleur traitement. L'étape suivante consiste à rechercher comment affecter les signaux de communication et de warning de la bactérie.

« Cela ouvre la voie à l’usage de médicaments afin d’empêcher que le signal d’alerte ne soit envoyé en premier lieu. Vous pouvez concevoir des substances susceptibles de bloquer la réception du signal par les autres bactéries et cela pourrait potentiellement faire que le traitement par des antibiotiques ou des bactériophages soit plus efficace », conclut Nina Molin Høyland-Kroghsbo.

L'étude est soutenue par la Fondation Lundbeck.

L'étude en intégralité est parue dans le Journal of Bacteriology, PQS Produced by the Pseudomonas aeruginosa Stress Response Repels Swarms Away from Bacteriophage and Antibiotics.