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Microbiologie & Sciences Humaines

Equipe n°6: Jean-Marc Rolain, PU-PH

Mucoviscidoses, microbiotes et prises en charge thérapeutique

 

Composition de l’équipe

 

  1. Jean-Marc ROLAIN, PU-PH
  2. Martine REYNAUD-GAUBERT, PU-PH
  3. Jean-Christophe DUBUS, PU-PH
  4. Véronique ANDRIEU, MCU
  5. Véronique ROUX, MCU, Praticien Attaché
  6. Jean-Michel BRUNEL, CR1

 

            L’équipe a pour objectifs d’identifier, de décrire des nouveaux agents étiologiques et de décrire le microbiote responsables d’infections respiratoires au cours de la mucoviscidose, d’optimiser la prise en charge thérapeutique des infections respiratoires et de comprendre les mécanismes de résistance aux antibiotiques des pathogènes émergents et multirésistants. L’équipe s’appuie sur des compétences pluridisciplinaires associant des cliniciens spécialisés dans la mucoviscidose, un chimiste, un chercheur spécialisé dans la mise en forme des médicaments et un microbiologiste.

 

Projets pour le prochain plan quadriennal :

 

Projet 1 : Evaluation de la sensibilité et de la résistance aux agents anti-infectieux – Mécanismes moléculaires de la résistance aux antibiotiques - Veille épidémiologique

 

L’espérance de vie des patients atteints de mucoviscidose a augmentée essentiellement grâce à l’utilisation des antibiotiques pour traiter les exacerbations bronchiques au cours de la maladie. Néanmoins, la colonisation chronique de ces patients ainsi que les cures d’antibiotiques itératives sont à l’origine d’une part d’une augmentation des résistances des pathogènes classiquement retrouvés au cours de la mucoviscidose et d’autre part à l’émergence de nouveaux agents émergents et multirésistants que nous avons pu caractériser au cours du précédent plan quadriennal (1-6). Les objectifs pour le prochain plan quadriennal concernant cet axe de recherche sont notamment :

  • Identification génétique et étude des mécanismes moléculaires de résistance aux anti-infectieux des pathogènes émergents et multirésistants au cours de la mucoviscidose – Mise au point de techniques moléculaires rapides de détection des résistances par pyroséquençage.
  • Etude des transferts latéraux de gènes et de la résistance aux antibiotiques - Résistance aux antibiotiques et transduction généralisée induite par les Acyl Homoserine Lactones (AHL) au cours de la mucoviscidose. Ce projet est actuellement en cours et nous avons notamment trouvé que les AHL de P. aeruginosa étaient capables d’induire les phages chez S. aureus et ainsi de favoriser les transferts latéraux de gènes y compris des gènes de résistance (données non publiées).
  • Analyse génomique de souches bactériennes épidémiques et/ou multirésistantes par pyroséquençage à haut débit. Au cours du précédent plan quadriennal nous avons séquencé et analysé le génome d’une souche de Staphylococcus aureus épidémique chez les patients mucoviscidosiques (7). Nous avons récemment isolé et caractérisé pour la première fois un nouveau pathogène multirésistant, Pandoraea pulmonicola responsable du décès d’une patiente après transplantation bipulmonaire (données non publiées). Cette bactérie est résistante à tous les antibiotiques actuellement connus (excepté la tigécycline), nous allons séquencer entièrement son génome par pyroséquençage à haut débit au cours du prochain plan quadriennal afin de comprendre et de caractériser les déterminants génétiques associés à ce phénotype de multirésistance.
  • Identification et biotypage des souches bactériennes au cours des infections respiratoires par MALDI-TOF. Des travaux réalisés au cours du précédent plan quadriennal nous ont permis d’utiliser cette technique d’analyse pour caractériser des toxines présentes dans des souches de S. aureus (8). Nous souhaitons utiliser cette méthode pour identifier et caractériser les souches de S. aureus et de Pseudomonas aeruginosa des patients mucoviscidosiques, et en particulier utiliser cette technique comme outil de biotypage et de surveillance épidémiologique. Des travaux en cours tendent à montrer qu’il est possible de réaliser ce type de surveillance en temps réel chez les patients mucoviscidosiques. Par ailleurs nous avons pu montrer que cette approche permettait également de détecter des épidémies chez ces patients, en particulier une épidémie d’infections respiratoires à Corynebacteriuim pseudodiphtheriticum chez des enfants mucovisicidosiques (Bittar F et al , Emerg Infect Dis,2010, In press).
  • Détection phénotypique des résistances aux antibiotiques et des facteurs de virulence par MALDI-TOF.
  • Surveillance épidémiologique des bactéries multirésistantes – Mise au point de technique moléculaire de détection des gènes de résistance aux antibiotiques
  • Typage moléculaire des souches bactériennes provenant soit de différents patients pour documenter une condition « épidémique » possible soit d’un même patient pour évaluer la stabilité de la colonisation chez ces patients

 

Projet 2 : Détection et Identification de nouveaux agents responsables d’infections pulmonaires – Caractérisation du microbiote respiratoire des patients atteints de mucoviscidose

 

Au cours du précédent plan quadriennal nous avons pu montrer l’extraordinaire diversité bactérienne des prélèvements respiratoires chez les patients mucoviscidosiques (4) et ceci a été confirmé par une autre équipe de recherche (9). Ces travaux ont ouvert un nouveau champ de recherche qui sera développé au cours du prochain plan quadriennal, la caractérisation du microbiote respiratoire chez ces patients afin de mieux comprendre les associations microbiennes éventuellement associées à une évolution défavorable chez ces patients afin de pouvoir proposer des stratégies thérapeutiques innovantes.

  • Identification moléculaire et taxonomie bactérienne de nouveaux agents pathogènes
  • Réalisation d’études de métagénomique virale et bactérienne sur les prélèvements pulmonaires de patients atteints de mucoviscidose – Caractérisation du microbiote au cours de la mucoviscidose. Des travaux récents ont mis en évidence le rôle du microbiote respiratoire dans l’évolution clinique des patients mucoviscidosiques (10).
  • Réalisation d’études de métagénomique sur les prélèvements pulmonaires de patients pour lesquels aucun agent n’a pu être identifié (en collaboration avec l’équipe L Papazian)
  • Recherche exhaustive, par prélèvements systématiques essentiellement des expectorations, d’agents infectieux émergents et/ou multirésistants responsables de colonisations et d’infections des voies respiratoires chez les patients atteints de mucoviscidose.
  • Utilisation de techniques originales d’isolement et de culture, de détection et d’identification moléculaire des agents infectieux au cours des infections pulmonaires.
  • Colonisation bactérienne et transplantation pulmonaire chez le sujet mucoviscidosique. Métagénomique comparative.
  • Génotypage de souches hautement pathogènes et résistantes aux antibiotiques afin de pouvoir proposer des mesures d’isolement des patients si nécessaire
  • Identification phénotypique des cancers du poumon par MALDI-TOF (Avec L Papazian)

 

Projet 3 : Nouvelles approches thérapeutiques et développement de nouvelles formes galéniques d’administration des antibiotiques

 

  • Développement de nouvelles formes galéniques vecteurs de médicaments pour la voie pulmonaire et optimisation des formes existantes  (agents anti-infectieux et anti-inflammatoires) – (VA-JCD)
  • Conception et évaluation d’un nouveau nébuliseur pour nourrissons (Projet ANR accepté)
  • Efficacité des dérivés aminostéroïdiens sous forme d’aérosols dans un modèle murin de colonisation bronchique chronique à Pseudomonas aeruginosa (avec L Papazian et A Roch)
  • Efficacité des dérivés aminostéroïdiens sous forme de pommade dans un modèle murin de décolonisation cutanéo-muqueuse à Staphylococcus aureus (avec JMB)
  • Développement de nouvelles molécules chimiques dérivées de la squalamine pour une utilisation comme désinfectants des dispositifs d’inhalation et dans le traitement local par aérosol des colonisations bactériennes chroniques chez les patients mucoviscidosiques – Essai clinique
  • Développement de nouvelles formes galéniques vectrices de désinfectants pour la stérilisation des dispositifs d’inhalation

L’équipe continuera d’encadrer des doctorants, en moyenne 2 par sénior soit entre 6 et 8 ainsi qu’un étudiant en M2 soit 4 par an. L’équipe bénéficie en outre des plateformes (génomique, protéomique, imagerie, bioinformatique) et des ingénieurs qui y sont attachés.

Au total l’équipe qui se constitue pour le prochain plan quadriennal est en parfaite cohérence avec l’URMITE et a une volonté d’être un département de thérapeutique avec un potentiel d’évaluation de stratégies thérapeutiques  innovantes par des approches radicalement différentes dans le domaine des pathogènes émergents et multirésistants responsables d’infections respiratoires, en particulier chez les sujets mucoviscidosiques.

 

References

 

(1)   Bittar F, Rolain JM. Detection and accurate identification of new or emerging bacteria in cystic fibrosis patients. Clin Microbiol Infect 2010;in press.

(2)   Armougom F, Bittar F, Stremler N, Rolain JM, Robert C, Dubus JC, et al. Microbial diversity in the sputum of a cystic fibrosis patient studied with 16S rDNA pyrosequencing. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2009 May 16.

(3)   Bittar F, Leydier A, Bosdure E, Toro A, Boniface S, Stremler N, et al. Inquilinus limosus and cystic fibrosis. Emerg Infect Dis 2008;14(6):993-5.

(4)   Bittar F, Richet H, Dubus JC, Reynaud-Gaubert M, Stremler N, Sarles J, et al. Molecular Detection of Multiple Emerging Pathogens in Sputa from Cystic Fibrosis Patients. PLOS One 2008;3(8):e2908.

(5)   Bittar F, Reynaud-Gaubert M, Thomas P, Boniface S, Raoult D, Rolain JM. Acetobacter indonesiensis pneumonia after lung transplant. Emerg Infect Dis 2008 Jun;14(6):997-8.

(6)   Menuet M, Bittar F, Stremler N, Dubus JC, Sarles J, Raoult D, et al. First isolation of two colistin-resistant emerging pathogens, Brevundimonas diminuta and Ochrobactrum anthropi, in a woman with cystic fibrosis: a case report. J Med Case Reports 2008;2:373.

(7)   Rolain JM, Francois P, Hernandez D, Bittar F, Richet H, Fournous G, et al. Genomic Analysis of An Emerging Multiresistant Staphylococcus aureus Strain Rapidly Spreading in Cystic Fibrosis Patients Revealed the Presence of an Antibiotic Inducible Bacteriophage. Biol Direct 2009 Jan 13;4(1):1.

(8)   Bittar F, Ouchenane Z, Smati F, Raoult D, Rolain JM. MALDI-TOF-MS for rapid detection of staphylococcal Panton-Valentine leukocidin. Int J Antimicrob Agents 2009 Nov;34(5):467-70.

(9)   Harris JK, De Groote MA, Sagel SD, Zemanick ET, Kapsner R, Penvari C, et al. Molecular identification of bacteria in bronchoalveolar lavage fluid from children with cystic fibrosis. Proc Natl Acad Sci U S A 2007 Dec 18;104(51):20529-33.

(10)   Cox MJ, Allgaier M, Taylor B, Baek MS, Huang YJ, Daly RA, et al. Airway microbiota and pathogen abundance in age-stratified cystic fibrosis patients. PLoS ONE 2010;5(6):e11044.

 


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