Le traitement antibiotique peut exacerber le biofilm - Foshan Mining Labs Group Co., Ltd

npj Biofilms et Microbiomes volume 9, Numéro d'article : 26 (2023) Citer cet article

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La tricherie au quorum, un processus socio-microbiologique basé sur des mutations dans les systèmes de détection de la densité cellulaire (détection du quorum), est apparue comme un contributeur important à l'infection associée au biofilm chez le principal agent pathogène humain Staphylococcus aureus. En effet, l'inactivation du système de détection de quorum Agr staphylococcique conduit à une formation prononcée de biofilm, augmentant la résistance aux antibiotiques et les mécanismes de défense immunitaire. Étant donné que les infections à biofilm dans la clinique progressent généralement sous traitement antibiotique, nous avons examiné ici si un tel traitement favorise l'infection par le biofilm via la promotion de la tricherie au quorum. Le développement des tricheurs de quorum a été stimulé par plusieurs antibiotiques utilisés dans le traitement des infections à biofilm staphylococcique plus fortement dans le biofilm que dans le mode de croissance planctonique. Les concentrations sous-inhibitrices de lévofloxacine et de vancomycine ont été étudiées pour leur impact sur les infections associées aux biofilms (infections associées aux cathéters sous-cutanés et aux articulations prothétiques), où, contrairement à un modèle d'infection cutanée sous-cutanée non associée aux biofilms, une augmentation significative de la la charge bactérienne et le développement de mutants agr ont été observés. Nos résultats démontrent directement le développement d'un dysfonctionnement d'Agr dans des modèles d'infection associés à un biofilm animal et révèlent qu'un traitement antibiotique inapproprié peut être contre-productif pour de telles infections car il favorise la tricherie au quorum et le développement associé de biofilms.

Les infections associées aux soins de santé (nosocomiales) (IAS) touchent en moyenne 7,6 % des patients hospitalisés dans les pays à revenu élevé1. Aux États-Unis, la mortalité due aux IASS a été estimée à environ 99 000 décès annuels2 et reste importante malgré une baisse récente3. Dans les pays à faible revenu, l'incidence et la mortalité des IASS sont encore plus élevées1,4. De nombreuses IASS proviennent d'infections de dispositifs médicaux à demeure, tels que des implants chirurgicaux, des prothèses et des cathéters urinaires, intraveineux ou associés à un cathéter central5. L'issue souvent mortelle des infections associées aux dispositifs est principalement due aux infections du sang qui proviennent des dispositifs infectés6,7. Par exemple, les bactériémies associées aux cathéters centraux (CLABSI), l'un des types d'IAS les plus meurtriers, ont un taux de mortalité de 12 à 25 %8. Les infections associées aux dispositifs sont notoirement difficiles à traiter en raison de la formation de biofilms. Les biofilms sont des agglomérations bactériennes qui peuvent recouvrir la surface intérieure et extérieure de l'appareil et présenter une résistance prononcée aux antibiotiques9,10,11,12. Pour cette raison, les infections associées aux dispositifs sont restées particulièrement difficiles à traiter, même par les stratégies modernes de développement de médicaments13.

L'une des causes les plus fréquentes d'infections associées au dispositif est Staphylococcus aureus14. Par rapport à d'autres bactéries souvent présentes dans ces infections, telles que les staphylocoques à coagulase négative étroitement apparentés, les infections associées au dispositif par S. aureus présentent généralement une progression clinique et des résultats plus graves en raison de la virulence plus prononcée de S. aureus14,15, 16. S. aureus est tristement célèbre pour sa réticence exceptionnelle envers le traitement antibiotique17, qui est en partie due à des gènes spécifiques de résistance aux antibiotiques, tels que mecA chez S. aureus résistant à la méthicilline (SARM)17,18. Cependant, même les antibiotiques qui tuent normalement efficacement le SARM, comme la vancomycine, ont une activité fortement réduite contre le SARM dans les biofilms19,20, et les biofilms formés par S. aureus sensible à la méthicilline (MSSA) montrent également une résistance prononcée au traitement antibiotique21,22. Par conséquent, la compréhension des mécanismes de résistance aux antibiotiques dans l'infection du biofilm est essentielle pour améliorer les stratégies thérapeutiques pour ce pathogène nosocomial majeur.

Au cours des dernières décennies, des recherches intensives ont été menées sur les fondements moléculaires de la formation de biofilms. Chez S. aureus et d'autres agents pathogènes formant un biofilm, cela a conduit à l'identification d'une grande variété de molécules qui, dans une capacité structurelle, métabolique ou régulatrice, participent à la formation du biofilm23,24. Par exemple, les systèmes de détection de quorum (QS), qui adaptent la physiologie bactérienne aux conditions changeantes provoquées par l'augmentation de la densité cellulaire, jouent un rôle clé dans le développement du biofilm chez de nombreuses bactéries25,26. Chez S. aureus, il existe un système QS, qui est appelé Agr pour accessoire gene regulator27,28. Agr contrôle plusieurs facteurs qui contribuent au développement du biofilm, parmi lesquels les protéases et les nucléases qui dégradent la matrice du biofilm et les modulines solubles dans le phénol (PSM), qui sont des peptides amphipathiques qui structurent les biofilms en empêchant les interactions non covalentes entre les macromolécules de la matrice23,29,30. L'absence de PSM entraîne une diminution de la formation de canaux de biofilm et des biofilms globalement plus épais et plus compacts, à un degré tout aussi prononcé que chez les mutants agr, indiquant un rôle clé des PSM dans le développement du biofilm31. Nous avons également confirmé le rôle d'Agr et de PSM dans S. aureus et S. epidermidis dans des modèles d'infections associées à un biofilm25,31,32,33,34. Cependant, ceux-ci représentent des exemples plutôt rares dans lesquels des modèles d'infection par biofilm ont été utilisés pour confirmer la validité des résultats in vitro25. Généralement, la dynamique de l'infection du biofilm reste incomplètement comprise.

Nous avons précédemment signalé que les mutants Agr-dysfonctionnels de S. aureus se développent in vitro dans une mesure considérable32. Le développement de mutants dysfonctionnels du QS tels que les mutants dysfonctionnels de S. aureus Agr sont communément appelés "triche au quorum" et a été observé pour la première fois pour les systèmes QS de Pseudomonas aeruginosa35. La tricherie au quorum décrit le phénomène socio-microbiologique selon lequel certaines bactéries d'une population arrêtent la sécrétion coûteuse et contrôlée par le QS d'enzymes de dégradation nécessaires à l'acquisition des nutriments, en s'appuyant sur d'autres membres de la population jusqu'à un équilibre équilibré entre les tricheurs et les non-tricheurs. se développe36.

Bien qu'établis principalement à l'aide de la recherche in vitro, il est prouvé que des principes similaires de tricherie au quorum et de contrôle de la tricherie au quorum s'appliquent également à l'infection in vivo37,38. Fait important, nous et d'autres avons signalé que des mutants Agr-dysfonctionnels peuvent être fréquemment trouvés dans les isolats d'infection de S. aureus et en particulier dans ceux isolés d'infections associées à un biofilm ou d'infections sanguines, qui proviennent souvent de biofilms sur des dispositifs à demeure infectés39,40,41, 42,43. Des recherches récentes sur des animaux dans notre laboratoire ont indiqué que le développement de mutants agr dans les infections associées au biofilm ne suit pas entièrement les prédictions des modèles socio-microbiologiques32 dans la mesure où il dépend fortement du contexte spécifique in vivo, avec la formation accrue de biofilm de mutants agr médiant une résistance accrue aux mécanismes de l'immunité innée. Conformément à cette importance clé apparente du dysfonctionnement d'Agr pour l'évasion immunitaire dans un contexte de biofilm, nous avons également récemment découvert, en utilisant l'analyse d'isolats séquentiels, que des mutants Agr-dysfonctionnels se développent au cours de la PJI clinique humaine40, une observation faite par la suite sous une forme similaire dans la mucoviscidose44 . Notamment, dans notre étude précédente, les biofilms cliniques étaient pratiquement composés à 100% de mutants agr ("quorum cheaters") plutôt que d'un équilibre de bactéries Agr-fonctionnelles et -dysfonctionnelles comme l'aurait prédit le modèle socio-microbiologique32. Le fait que dans cette étude clinique récente, les patients étaient couramment sous antibiothérapie nous a incités à rechercher dans la présente étude, à l'aide de modèles animaux d'infection de biofilm, si l'antibiothérapie joue un rôle dans le développement de biofilms résistants aux antibiotiques via une éventuelle stimulation de effets de tricherie au quorum.

Nous avons d'abord analysé le développement de mutants Agr-dysfonctionnels sous traitement avec des concentrations sous-inhibitrices d'antibiotiques in vitro, en utilisant l'approche commune pour déterminer la capacité hémolytique comme indicateur du dysfonctionnement Agr32,39,41,45 (Fig. 1a). Nous avons utilisé des concentrations ¼× MIC pour le planctonique et 5× (planctonique) MIC pour le mode de croissance biofilm40. Ces concentrations ont été choisies car elles produisaient une inhibition de croissance tout aussi modeste dans les conditions de la configuration expérimentale (Fig. 1 supplémentaire). La vancomycine (Van), la lévofloxacine (Lev) et la clindamycine (Cli) ont été choisies comme antibiotiques pour cette expérience parce qu'elles étaient le plus fréquemment utilisées pour l'IPJ dans notre clinique et parce que nous les avions également utilisées dans notre étude précédente sur la tolérance aux antibiotiques médiée par Agr -biofilms dysfonctionnels40. Nous avons utilisé la souche SARM LAC (USA300) pour nos expériences, qui est aujourd'hui une souche standard largement utilisée dans la recherche sur la pathogenèse de S. aureus. Les isolats USA300 sont la cause la plus fréquente de SARM d'origine communautaire et l'une des principales causes d'infections à SARM nosocomiales aux États-Unis46.

un montage expérimental. Pour la croissance planctonique, des cultures de S. aureus LAC ont été inoculées quotidiennement dans de nouveaux milieux TSB à 1/200 volume pendant 9 jours. La lévofloxacine (Lev), la vancomycine (Van) ou la clindamycine (Cli) ont été fournies à ¼ × MIC. Pour la croissance du biofilm, des cultures de S. aureus LAC ont été inoculées à 1/200 volume à partir de pré-cultures dans des puits de plaque de microtitration contenant 200 μl de TSBg chacun et cultivées pendant 48 h pour former un biofilm. Ensuite, le surnageant a été délicatement retiré et 200 μl de TSBg contenant Lev, Van ou Cli ont été distribués dans les puits à 5 × MIC Dans les 9 jours suivants, tous les 3 jours, l'ancien surnageant a été délicatement retiré et remplacé par du TSBg frais ( 200 μl) avec les antibiotiques respectifs. b, c Résultats pour la croissance planctonique (b) et biofilm (c). Le dysfonctionnement d'Agr a été évalué par hémolyse sur des plaques de gélose de mouton. n = 3/groupe et point temporel. Les barres d'erreur montrent la moyenne ± SD. L'analyse statistique est effectuée par des ANOVA à deux voies avec les post-tests de Dunnett par rapport aux valeurs de contrôle.

Dans cette expérience, nous avons passé des cultures par inoculation quotidienne de milieux de croissance frais avec 1/200 volume des cultures dans la configuration en mode planctonique. Pour la configuration du biofilm, comme les biofilms ne peuvent pas être transférés quantitativement, nous avons échangé le surnageant au-dessus des biofilms cultivés dans des puits de plaque de microtitration tous les trois jours avec un milieu de croissance frais. Nous avons constaté que les concentrations sous-inhibitrices appliquées d'antibiotiques ont révélé des effets significatifs sur le développement des tricheurs de quorum (Fig. 1b, c). De plus, bien que les configurations expérimentales du plancton et du biofilm soient certainement difficiles à comparer directement, ces effets dépendants des antibiotiques sont apparus plus tôt (déjà à 3 contre seulement à 6 jours) et étaient plus prononcés (une augmentation constante d'environ 50 % sur les 3 à 9 jours). jours) dans le biofilm qu'un mode de croissance planctonique.

Ensuite, nous sommes passés à notre objectif principal d'analyser la fraude au quorum sous traitement antibiotique lors d'une infection expérimentale. À cette fin, nous avons de nouveau utilisé la souche LAC (USA300) et des modèles d'infection de souris d'infection cutanée sous-cutanée associée à un biofilm et non associée à un biofilm (Fig. 2a). À l'exception de l'insertion du dispositif, ces deux modèles sont très similaires et offrent ainsi la possibilité de comparer l'effet de l'implication du dispositif (biofilm). Le traitement antibiotique a été initié au jour 6 post-infection (dans les modèles d'abcès cutané et d'infection par cathéter) et répété encore deux fois toutes les 24 h, pour un total de 3 jours, après quoi les UFC ont été comptées. Pour l'étude de l'impact des antibiotiques, nous nous sommes concentrés sur Van et Lev et avons utilisé un régime à faible dose correspondant à environ 1/8 de la dose corrigée en fonction du poids corporel de la souris suggérée pour le traitement clinique des infections osseuses et articulaires47. Cela visait à imiter la situation fréquemment rencontrée lors du traitement des infections associées au dispositif, où la dose appliquée est sous-inhibitrice en raison d'une tolérance accrue aux antibiotiques des biofilms associés au dispositif, entraînant la persistance de l'infection. Le régime à faible dose était également nécessaire en raison de la comparaison avec une infection cutanée non associée au cathéter, où des doses plus élevées auraient rapidement tué toutes les bactéries.

un montage expérimental. Des femelles C57BL/6 âgées de 6 à 8 semaines ont été utilisées. Pour le traitement antibiotique, les souris ont reçu des antibiotiques à partir du jour 6 après l'infection (modèles de cathéter et d'abcès cutané) toutes les 24 h pendant 3 jours jusqu'à la fin de l'expérience. Les témoins n'ont reçu aucun antibiotique. Les souris ont reçu des injections intrapéritonéales de 0,25 ml contenant 0,3 mg ml-1 Van (3,75 mg kg-1) ou des doses orales de 0,4 ml contenant 0,04 mg ml-1 Lev (0,8 mg kg-1). Toutes les souris d'un type d'infection ont été infectées par la même UFC (abcès cutané, ~1 × 107 UFC ; infection par cathéter, 1 × 103–104 UFC avec nombre réel de bactéries adhérentes testées.) b, c Résultats obtenus avec une infection par S. aureus LAC de type sauvage avec et sans antibiotiques. d, e Résultats obtenus avec infection par S. aureus LAC sauvage versus mutant Δagr isogénique. f, g Résultats obtenus avec une infection par S. aureus LAC Δagr avec et sans antibiotiques. n = 6 (b, ré, f); n = 8 (c, e, g). h Pièces de cathéter représentatives infectées ou témoins (pas d'infection) colorées avec PI ou WGA-Alexa FluorTM 350. L'analyse statistique est une ANOVA à 1 facteur (b, f) ou Kruskal-Wallis (c, g), avec les post-tests de Dunnett par rapport aux données obtenu avec le contrôle de type sauvage, le test de Mann – Whitney ( d ) et le test t bilatéral non apparié ( e ). Les tests paramétriques et non paramétriques ont été choisis sur la base des tests de distribution normale (Shapiro-Wilk) pour les données des comparaisons respectives. Les barres d'erreur indiquent la moyenne géométrique et l'écart-type géométrique.

Comme prévu, le traitement avec Van ou Lev n'a que légèrement et n'a pas réduit de manière significative les UFC dans le modèle d'abcès cutané (Fig. 2b). En revanche, dans le modèle de cathéter sous-cutané associé au biofilm, l'UFC a été augmentée par l'ajout d'antibiotiques, ce qui était significatif pour Lev (Fig. 2c). En supposant que les raisons sous-jacentes étaient associées à la fraude au quorum et à son effet sur la résistance médiée par le biofilm, nous avons d'abord déterminé le comportement d'un mutant isogénique QS (Δagr) construit par rapport au LAC de type sauvage. Conformément à ce que nous avons montré précédemment32, le mutant Δagr avait une infectiosité fortement et significativement diminuée dans le modèle d'abcès cutané (Fig. 2d), comme attendu du contrôle par Agr de plusieurs facteurs de virulence connus pour être cruciaux dans ce contexte, tels que comme PSM ou α-toxine48,49. En revanche, la souche Δagr a montré une infectiosité significativement plus élevée que la souche de type sauvage dans le modèle d'infection par cathéter associé au biofilm (Fig. 2e). Dans le modèle d'abcès cutané, les traitements Van et Lev ont entraîné une réduction significative des UFC (Fig. 2f), ce qui indique que la résistance in vivo aux concentrations d'antibiotiques utilisées est fortement diminuée dans la souche Δagr, conséquence probable des capacités de survie bactériennes fortement diminuées. qui sont associés au dysfonctionnement d'Agr dans ce contexte32,49. Notamment, l'augmentation significative des UFC dans le modèle d'infection par cathéter associé au biofilm que nous avons observée avec un traitement antibiotique et une infection par S. aureus de type sauvage n'a pas été observée avec la souche isogénique Δagr (Fig. 2g), ce qui suggère que la détection du quorum Agr est lien de causalité avec ce phénomène. Nous avons également coloré des cathéters avec PI ou WGA-Alexa FluorTM 350, qui colorent respectivement l'ADN extracellulaire ou le polysaccharide du biofilm, confirmant que les antibiotiques augmentaient la formation de biofilm dans le LAC mais pas chez les animaux infectés par Δagr (Fig. 2h).

L'expérience de courte durée (6 plus 3 jours) a été choisie pour pouvoir se comparer directement à une infection cutanée non associée à un biofilm, dans laquelle les phénotypes liés à la pathogenèse se produisent tôt. Cependant, étant donné que les effets dans le modèle d'infection du cathéter n'étaient pas très prononcés 9 (6 plus 3) jours après l'infection, n'atteignant la signification que pour Lev dans l'importante comparaison illustrée à la Fig. 2c, nous avons effectué une expérience supplémentaire d'infection du cathéter dans laquelle nous prolongé l'infection et prélevé des échantillons à 6 plus 1, 3 ou 9 jours pour obtenir des données dépendant du temps (Fig. 3a). Le phénomène d'infectivité accrue sous traitement antibiotique s'est développé au fil du temps, atteignant une signification à 3 et 9 jours pour Lev et à 9 jours pour Van, mais était complètement absent chez les souris infectées par Δagr au lieu de S. aureus de type sauvage (Fig. 3b, c).

un montage expérimental. Des souris ont été implantées avec des cathéters contenant 1 × 103–104 UFC bactériennes adhérentes et ont reçu des injections intrapéritonéales de 0,25 ml contenant 0,3 mg ml−1 Van (3,75 mg kg−1) ou des doses orales de 0,4 ml contenant 0,04 mg ml−1 Lev (0,8 mg kg−1) par jour pendant 9 jours après l'infection. Les témoins n'ont reçu aucun antibiotique. Différents groupes de souris (n = 6/groupe) ont été euthanasiés les jours 1, 3 ou 9 après le début du traitement antibiotique. b, c UFC sur les cathéters dans les différents groupes après euthanasie. L'analyse statistique se fait par les tests de Mann-Whitney. Les barres d'erreur indiquent la moyenne géométrique et l'écart-type géométrique. d, e Le dysfonctionnement Agr (QS) a été évalué par hémolyse sur des plaques de gélose de mouton. L'analyse statistique est effectuée par le test exact de Fisher à chaque instant sur la base des données brutes sous-jacentes (phénotype d'hémolyse) des clones analysés.

De plus, nous avons utilisé un modèle d'infection supplémentaire associé au biofilm, un modèle de PJI, pour corroborer nos résultats obtenus dans le modèle d'infection du cathéter (Fig. 4a). Dans ce modèle, nous avons également observé une augmentation significative des UFC chez les Δagr par rapport aux animaux infectés par LAC et une augmentation des UFC chez les LAC mais pas chez les animaux infectés par Δagr sous traitement antibiotique (atteignant une signification statistique avec Lev) (Fig. 4b – d).

un montage expérimental. Des femelles C57BL/6 âgées de 6 à 8 semaines ont été utilisées. Pour le traitement antibiotique, les souris ont reçu des antibiotiques à partir du jour 14 après l'infection toutes les 24 h pendant 7 jours jusqu'à la fin de l'expérience. Les témoins n'ont reçu aucun antibiotique. Les souris ont reçu des injections intrapéritonéales de 0,25 ml contenant 0,3 mg ml-1 Van (3,75 mg kg-1) ou des doses orales de 0,4 ml contenant 0,04 mg ml-1 Lev (0,8 mg kg-1). Toutes les souris ont été infectées avec la même UFC (~ 1 × 107 UFC dans 50 μl, injection intra-articulaire). b Résultats obtenus avec une infection par S. aureus LAC sauvage avec et sans antibiotiques. c Résultats obtenus avec une infection par S. aureus LAC de type sauvage versus mutant isogénique Δagr. d Résultats obtenus avec une infection par S. aureus LAC Δagr avec et sans antibiotiques. n = 8. L'analyse statistique est une ANOVA unidirectionnelle avec les post-tests de Dunnett par rapport aux données obtenues avec le contrôle de type sauvage (b, d) et par un test t bilatéral non apparié (c). Les barres d'erreur indiquent la moyenne géométrique et l'écart-type géométrique.

Si notre hypothèse est correcte selon laquelle le dysfonctionnement du QS sous-tend l'infectivité accrue observée sous traitement antibiotique dans les modèles associés au biofilm, nous nous attendons à détecter le développement de tricheurs de quorum lors de l'infection par S. aureus de type sauvage. Pour confirmer cette hypothèse, nous avons déterminé la capacité hémolytique des isolats en tant que lecture de la fonctionnalité Agr à la fin de l'infection. Bien que les mutants Agr-dysfonctionnels n'aient été détectés dans aucune infection cutanée associée au cathéter (non biofilm) dans aucune condition, ils se sont développés dans une infection associée au cathéter (biofilm) à des taux significativement plus élevés (tableau 1). Il est important de noter que le taux de développement de mutants Agr-dysfonctionnels dans les infections associées aux cathéters a encore augmenté de manière significative sous traitement avec Lev ou Van. Des observations similaires ont été faites dans le modèle PJI, où aucun mutant Agr-dysfonctionnel n'a été observé sans, mais à des taux significatifs avec le traitement Lev ou Van (tableau 1). Tous les clones non hémolytiques interprétés comme des mutants agr ont été confirmés par séquençage d'ADN pour héberger des mutations non synonymes dans le système Agr (tableaux 2 et 3). Comme indiqué précédemment pour les mutations agr qui se produisent in vitro ou in vivo32,40,41, les mutations ont été cartographiées sur les gènes agrA ou agrC. Fait intéressant, nous avons fréquemment détecté la même mutation dans deux isolats ou plus d'une souris, indiquant la prolifération de clones mutés par agr. Enfin, alors que le pourcentage de mutants QS après 6 plus 3 jours d'intervention était encore faible, il est important de souligner que dans notre modèle d'intervention antibiotique prolongée, le pourcentage de mutants QS détectés après 6 plus 9 jours était substantiel ( Lev > 10 % ; Van > 2 % de l'ensemble de la population) (Fig. 3d, e). Les modèles d'infection associés au biofilm de souris peuvent à peine être étendus davantage car les infections guérissent. Néanmoins, ces données indiquent que les mutants QS peuvent se développer et proliférer considérablement pendant le traitement antibiotique de l'infection associée au biofilm. Étant donné que les phénotypes de biofilm que nous avons observés avec des antibiotiques à faible dose peuvent théoriquement également être dus à une expression réduite d'Agr dans ces conditions, nous avons analysé si un traitement antibiotique à faible dose entraînait des modifications de l'expression d'agr. Bien qu'il soit difficile d'estimer les concentrations in vivo réelles au site d'infection du biofilm, nous avons utilisé les concentrations 5 × MIC que nous avions utilisées dans l'expérience in vitro illustrée à la figure 1c à cette fin. Nous pensons que l'inhibition de croissance modérée observée avec ces concentrations in vitro indique qu'elles sont au moins aussi élevées que celles rencontrées in vivo car nous n'avons pas observé d'inhibition de croissance in vivo avec les concentrations d'antibiotiques utilisées aux points de temps initiaux d'un jour. Il n'y avait aucune inhibition de l'expression d'agr, telle que mesurée par qRT-PCR du gène agrA, par 5 × MIC de Lev, Van ou Cli (Fig. 2 supplémentaire). Pour les trois antibiotiques, l'expression d'agr, en fait, a plutôt augmenté.

Dans l'ensemble, nos résultats montrent que le traitement antibiotique peut exacerber l'infection à S. aureus associée au dispositif et lier mécaniquement ce phénomène à la fréquence accrue de développement et de prolifération de biofilms composés de mutants Agr-dysfonctionnels qui présentent une résistance accrue aux antibiotiques.

La capacité exceptionnelle de S. aureus et d'autres agents pathogènes à coloniser les dispositifs médicaux à demeure pour provoquer des infections persistantes et résistantes aux antibiotiques du biofilm a été principalement attribuée à la présence de gènes spécifiques, tels que ceux codant pour les polysaccharides ou les protéines de la matrice du biofilm25,50,51. Alors que ces facteurs associés au biofilm sont certaines conditions préalables à l'initiation et à la persistance de l'infection par le biofilm, et que l'environnement de l'infection peut également entraîner des changements dans leur expression52, des travaux récents effectués dans nos laboratoires et ailleurs indiquent que l'infection associée au dispositif est un processus dynamique avec adaptations génétiques qui jouent un rôle important dans la progression de ces infections. Plus précisément, les mutations dans le système Agr QS sont maintenant reconnues comme définissant les adaptations génétiques se développant pendant et exacerbant l'infection associée au dispositif S. aureus par leur propension accrue à former des biofilms31,32,34,40,53,54, expliquant l'isolement fréquent de ces mutants de ces infections34,39,41.

Étant donné que les infections cliniques associées aux dispositifs progressent généralement sous traitement antibiotique, dans cette étude, nous avons cherché à déterminer directement si le traitement antibiotique peut avoir un impact sur les infections associées aux dispositifs en stimulant potentiellement la tricherie au quorum, c'est-à-dire en stimulant la montée des mutants agr. In vitro, les antibiotiques ont conduit à un développement plus précoce et plus prononcé de tricheurs de quorum dans le biofilm que dans le mode de croissance planctonique. Plus important encore, nous montrons qu'un régime antibiotique à faible dose exacerbe l'infection associée au biofilm et est associé à une augmentation et à une prolifération concomitantes de mutants agr.

Nos résultats sont cohérents avec un modèle (illustré à la Fig. 5) dans lequel la persistance de mutants Agr-dysfonctionnels survenant spontanément au cours d'une infection associée à un biofilm est favorisée par un traitement antibiotique. Comme nos précédentes investigations l'ont montré32,40, les biofilms composés de mutants agr ont une résistance accrue aux antibiotiques et aux attaques leucocytaires ; ainsi, le développement de biofilms Agr-dysfonctionnels au cours d'une infection clinique associée à un biofilm est susceptible de s'expliquer par la pression sélective exercée par une combinaison de ces deux mécanismes.

Naturellement, S. aureus qui colonise la peau contamine le dispositif médical à demeure (illustré par un cathéter sous-cutané, par exemple) lors de l'insertion. Il s'ensuit une colonisation initiale du dispositif par des bactéries contaminantes. Des mutations spontanées dans le locus agr se produisent chez certaines bactéries, produisant des S. aureus Agr-dysfonctionnels. Au cours d'une infection prolongée sous pression sélective par des antibiotiques (vancomycine, lévofloxacine), les mutants Agr-dysfonctionnels deviennent trop grands pour les membres de la population de type sauvage. En conséquence, un biofilm solide se forme, augmentant considérablement la résistance aux antibiotiques et la résistance aux attaques leucocytaires. Cela conduit à l'exacerbation de l'infection du dispositif, qui peut impliquer une bactériémie et une dissémination systémique.

Ces résultats ont des implications cliniques importantes. Le message le plus frappant de notre étude est que le traitement antibiotique à des concentrations qui n'éradiquent pas l'infection - ce qui est le problème même rencontré dans le cas des infections associées au dispositif - peut déclencher la montée de mutants Agr-dysfonctionnels tricheurs de quorum et ainsi exacerber davantage l'infection.

Notre étude a des limites. Nous n'avons utilisé que des antibiotiques sélectionnés pour notre étude. Cependant, nous pensons que nos résultats peuvent être généralisés car (i) les antibiotiques que nous avons choisis couvrent ceux fréquemment utilisés en clinique, (ii) représentent des modes d'action totalement différents (synthèse d'ADN, synthèse de la paroi cellulaire), et (iii) la tolérance aux antibiotiques par formation de biofilm est généralement reconnu comme étant non spécifique. De plus, en raison des limites de la durée pendant laquelle l'infection expérimentale associée au biofilm de souris peut être maintenue, nous n'avons pas été en mesure de prolonger l'infection jusqu'à ce que le dépassement complet des tricheurs de quorum que nous avons vu dans l'infection chronique du biofilm clinique puisse être observé. Cependant, étant donné l'expansion considérable des tricheurs de quorum que nous avons observés dans le modèle de souris pendant 2 semaines d'infection, nous pensons qu'il est raisonnable de supposer une propagation supplémentaire au point observé dans l'infection humaine à long terme. De plus, la forte augmentation sous traitement antibiotique, qui représente le principal message de cette étude, était bien visible sur la période suivie. Enfin, nous reconnaissons qu'il peut y avoir des mécanismes supplémentaires non liés à la formation de biofilms qui facilitent la survie des mutants Agr-dysfonctionnels dans une infection persistante, tels que la survie intracellulaire dans les cellules hôtes, qui a été liée aux PSM55. Bien que la persistance intracellulaire n'ait pas été abordée dans notre étude, elle a été liée à des facteurs autres que l'Agr, tels que les variantes de petites colonies ou le régulateur Rsp56,57, dont les mutations associées n'ont pas été identifiées dans notre précédente étude humaine qui surveillait les mutations survenant au cours du biofilm. infection40.

S. aureus LAC (type champ pulsé USA300) a été obtenu auprès de NARSA (Network on Antimicrobial Resistance in S. aureus). Le mutant isogénique agr de S. aureus USA300 LAC a été décrit précédemment48. L'ensemble du système agr est délété dans ce mutant, qui a été produit par transduction de phage à partir de la souche RN691158. Toutes les souches ont été stockées dans un bouillon de soja trypsique (TSB et BD) additionné de 30 % de glycérol à -80 °C. Pour les pré-cultures, qui ont été utilisées pour inoculer les cultures principales dans les différentes expériences comme indiqué, les bactéries ont été cultivées sur des plaques de gélose solide contenant du TSB pendant environ 24 h, à partir desquelles des clones uniques ont été utilisés pour l'inoculation. Les cultures planctoniques ont été cultivées dans des conditions d'agitation (200 tr/min) dans du TSB et des cultures de biofilm dans des plaques de microtitration dans du TSBg (TSB plus 0,5 % de glucose) sans agitation. Toutes les cultures bactériennes ont été cultivées à 37°C.

Comme dans plusieurs études précédentes 32, 39, 41, 45, nous avons utilisé l'activité hémolytique lors de l'ensemencement sur de la gélose au sang de mouton comme lecture de la fonctionnalité Agr. La plupart des mutants qui perdent leur capacité hémolytique présenteraient des mutations spontanées dans le système Agr32,39,41,45. Dans des expériences clés in vivo, nous avons séquencé les gènes agrA et agrC des clones non hémolytiques avec les amorces agrACforward (5′-GCTATACAGTGCATTTGCTAG-3′) et agrACreverse (5′-TCGCAGCTTATAGTACTTGTG-3′).

Pour le mode de croissance planctonique, les cultures ont été cultivées dans du TSB pendant 24 h dans des tubes à fond rond de 15 ml, et des cultures fraîches ont été inoculées tous les jours pendant 9 jours en utilisant 1/200 de volume de la culture précédente uniquement dans du TSB (témoin) ou du TSB avec la lévofloxacine (Lev), la vancomycine (Van) ou la clindamycine (Cli) à ¼ MIC. Les CMI déterminées pour la souche LAC par rapport aux antibiotiques utilisés dans cette étude étaient : 1 μg/ml (Van), 4 μg/ml (Lev) et 0,3 μg/ml (Cli). Aux jours 3, 6 et 9, les dilutions ont été étalées sur de la gélose au sang de mouton et l'hémolyse a été évaluée après une nuit d'incubation à 37 °C. Pour le mode de croissance du biofilm, des cultures de S. aureus LAC ont été inoculées à 1/200 volume à partir de pré-cultures dans des puits de plaque de microtitration contenant 200 μl de TSBg et cultivées pendant 48 h pour former un biofilm. Ensuite, le surnageant a été doucement retiré et 200 μl de TSBg contenant Lev, Van ou Cli ont été distribués dans les puits à 5 × MIC. Dans les 9 jours suivants, tous les 3 jours, l'ancien surnageant a été délicatement retiré et remplacé par du TSBg frais (200 μl) avec les antibiotiques respectifs.

Les sensibilités antimicrobiennes des isolats ont été déterminées par la méthode de diffusion sur disque sur gélose Mueller-Hinton conformément aux directives du Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). S. aureus ATCC29213 a été utilisé comme contrôle de qualité.

L'ARN total de S. aureus a été extrait à l'aide d'un réactif d'extraction d'ARN (Takara RR047A), puis l'ADN complémentaire a été synthétisé à partir de l'ARN total à l'aide du kit de réactifs RT (Takara, RR037A). L'amplification de l'échantillon d'ADN complémentaire résultant a été réalisée avec le TB Green® Fast qPCR Mix (Takara, RR430A). Le détecteur de séquence 7500 (Applied Biosystems) a été utilisé pour effectuer des réactions dans des plaques de réaction MicroAmp Optical à 96 puits. Les oligonucléotides utilisés étaient les suivants (5′–3′) : gyrB-F, CAAATGATCACAGCATTTGGTACAG, gyrB-R, CGGCATCAGTCATATAATGACGAT, agrA-F, GCACATACACGCTACAATTATTA, agr-R, ACACTGAATTACTGCCACGTTTTAA.

Des souris femelles C57BL/6 ont été achetées auprès de JSJ Corp. (introduites à l'origine par Jackson Laboratory) et utilisées pour toutes les expériences sur la souris. Toutes les souris étaient âgées de 6 à 8 semaines au moment de l'utilisation. Tous les animaux ont été euthanasiés au CO2 à la fin des études. Dans les expériences de traitement antibiotique, les souris ont reçu des antibiotiques toutes les 24 h à partir du jour 6 après l'infection (modèles d'infection par cathéter et peau) ou du jour 14 après l'infection (PJI) toutes les 24 h jusqu'à la fin de l'expérience. Les témoins n'ont reçu aucun antibiotique. Van et Lev ont été dissous dans de l'eau à une concentration de 0,3 mg ml-1 ou 0,04 mg ml-1, respectivement, et les solutions ont été stérilisées par filtration. Les souris ont reçu des injections intrapéritonéales de 0,25 ml contenant 0,3 mg ml-1 Van (3,75 mg kg-1) ou des doses orales de 0,4 ml contenant 0,04 mg ml-1 Lev (0,8 mg kg-1). Les enquêteurs ont été aveuglés à l'attribution des groupes lors de la détermination de l'UFC.

Modèle d'abcès cutané. Environ 1 × 107 UFC de bactéries dans 50 μl de PBS ont été injectées par voie sous-cutanée dans le flanc gauche et/ou droit de souris rasées. Pour déterminer la charge bactérienne, les abcès au jour 9 ont été enlevés chirurgicalement, coupés en petits morceaux et divisés en quatre tubes séparés contenant 500 mg de billes de verre borosilicate et 500 μl de PBS stérile. Les morceaux de peau ont été homogénéisés dans un homogénéisateur FastPrep 96 (MP Bio), 5 × 1 min à 1800 rpm. Les homogénats ont ensuite été étalés, incubés à 37 °C pendant 24 h et dénombrés.

Modèle d'infection par cathéter. Le modèle d'infection du cathéter a été réalisé essentiellement comme décrit précédemment32. En bref, des morceaux de cathéter de 1 cm (cathéters Surflo® Teflon iv, 14 × 2") ont été recouverts d'un nombre égal de bactéries. L'adhérence a été testée dans des expériences de contrôle et était dans la même plage (~ 1 × 103–104). Les cathéters ont été puis inséré sous la peau dorsale des souris Les cathéters ont été soigneusement retirés de la peau les jours 7, 9 et 15 après l'infection, et les UFC sur les cathéters et le tissu directement adjacent ont été déterminés par placage comme ci-dessus après avoir effectué un protocole de sonication validé pour perturber les agglomérats bactériens sur les cathéters et homogénéiser les échantillons de tissus à l'aide de l'homogénéisateur FastPrep 96 (MP Bio), 5 × 1 min Le protocole de sonication consistait en une sonication des cathéters récoltés pendant 5 min dans 1 ml de PBS dans des tubes de 2 ml dans un Ultra Sonic Nettoyant, suivi d'un vortex pendant 15 min sur un Vortex-Genie 2. Certains cathéters obtenus au jour 9 après l'infection ont également été fixés avec du glutaraldéhyde à 2,5% dans du PBS 0,1 M pendant 30 min, puis colorés soit avec de l'iodure de propidium à 10 μM (Yeasen, Shanghai) (coloration de l'ADN extracellulaire) pendant 15 min ou 2,5 μg/ml d'agglutinine de germe de blé (WGA)-Alexa FluorTM 350 (Invitrogen, W11263) (coloration de l'exopolysaccharide du biofilm staphylococcique) pendant 20 min. Les cathéters colorés ont ensuite été lavés avec du PBS et placés longitudinalement dans les puits d'une microplaque stérile à 96 puits traitée par culture tissulaire avec des parois de puits noires et un fond d'oléfine cyclique optiquement transparent et imagé à l'aide d'un microscope automatisé Agilent BioTek Lionheart FX utilisant le canal confocal ( Laser 555 nm pour le biofilm staphylococcique coloré PI et laser 350 nm pour le biofilm staphylococcique coloré WGA) avec l'objectif 4×.

Modèle PJI. Pour le modèle PJI, les souris ont subi une insertion unilatérale d'implant tibial proximal avec une aiguille de seringue de 10 mm à partir d'une seringue à insuline BD de 1 ml (29 G × 1/2", 0,33 mm × 12,7 mm) en utilisant une technique chirurgicale décrite précédemment59. insertion d'implant press-fit et fermeture d'arthrotomie, une seringue étanche aux gaz (65 RN, Hamilton) a été utilisée pour administrer une injection intra-articulaire de 50 μl de bactéries avec ~ 1 × 107 UFC Le dosage initial d'UFC a été vérifié par des injections parallèles de seringues placé directement en triple exemplaire sur des plaques de gélose au sang de mouton. Au jour 21 après l'infection, les souris ont été euthanasiées au CO2. Chacun de l'ensemble de l'implant tibial unilatéral avec l'aiguille de la seringue et le tissu directement environnant a été retiré et les UFC ont été déterminées par placage comme ci-dessus, après effectuer un protocole de sonication validé (voir ci-dessus) pour perturber les agglomérats bactériens sur l'implant tibial unilatéral total, et homogénéiser les échantillons de tissus à l'aide de l'homogénéisateur FastPrep 96 (MP Bio), 5 × 1 min.

L'analyse statistique a été effectuée à l'aide de GraphPad Prism version 9.3.1 pour Mac OS. Des tests t non appariés à deux queues ou des tests de Mann-Whitney ont été utilisés pour la comparaison de deux groupes en fonction des résultats des tests de Shapiro-Wild pour la normalité de la distribution et des ANOVA à 1 ou 2 voies ou des tests de Kruskal-Wallis , selon le cas et selon les tests de Shapiro-Wilk, pour la comparaison de plus de deux groupes. Les tests spécifiques utilisés sont indiqués dans les légendes des figures. Pour les échelles arithmétiques, les barres d'erreur représentent l'écart type (SD) et les lignes représentent la moyenne. Pour les échelles logarithmiques, la moyenne géométrique avec l'écart-type géométrique est représentée. Toutes les répétitions sont indépendantes.

Les illustrations ont été réalisées avec Biorender et Adobe Illustrator sous licences NIAID. Les images de souris proviennent de Vecteezy.com.

Tous les travaux sur les animaux étaient conformes à toutes les réglementations éthiques pertinentes et ont été approuvés par le comité d'éthique de l'hôpital Ren Ji, École de médecine, Université Jiao Tong de Shanghai, Shanghai, Chine (numéro d'approbation : KY2021-225-B).

De plus amples informations sur la conception de la recherche sont disponibles dans le résumé des rapports de recherche sur la nature lié à cet article.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans cet article publié ou dans les fichiers d'informations complémentaires. La souche S. aureus LACΔagr est disponible auprès du Dr Min Li ou du Dr Michael Otto sous réserve d'un accord de transfert simple.

OMS. Rapport sur le fardeau des infections nosocomiales endémiques dans le monde. (2011).

Klevens, RM et al. Estimation des infections et des décès associés aux soins de santé dans les hôpitaux américains, 2002. Public Health Rep. 122, 160–166 (2007).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

CDC. Infections nosocomiales (IAS). https://www.cdc.gov/winnablebattles/report/HAIs.html.

Allegranzi, B. et al. Fardeau des infections associées aux soins de santé endémiques dans les pays en développement : examen systématique et méta-analyse. Lancette 377, 228-241 (2011).

Article PubMed Google Scholar

Darouiche, RO Infections associées aux dispositifs : un macroproblème qui commence par la microadhérence. Clin. Infecter. Dis. 33, 1567-1572 (2001).

Article CAS PubMed Google Scholar

Luzum, M., Sebolt, J. & Chopra, V. Infection des voies urinaires associée au cathéter, colite à Clostridioides difficile, bactériémie associée au cathéter central et Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline. Méd. Clin. N. Am. 104, 663–679 (2020).

Article PubMed Google Scholar

Yousif, A., Jamal, MA et Raad, I. Infections sanguines associées à la ligne centrale à base de biofilm. Adv. Exp. Méd. Biol. 830, 157-179 (2015).

Article PubMed Google Scholar

O'Grady, NP et al. Lignes directrices pour la prévention des infections liées aux cathéters intravasculaires. Centres pour le Contrôle et la Prévention des catastrophes. MMWR Recomm. Rep. 51, 1–29 (2002).

Google Scholar PubMed

Stewart, PS & Costerton, JW Résistance aux antibiotiques des bactéries dans les biofilms. Lancette 358, 135-138 (2001).

Article CAS PubMed Google Scholar

Wi, YM & Patel, R. Comprendre les biofilms et les nouvelles approches du diagnostic, de la prévention et du traitement des infections associées aux dispositifs médicaux. Infecter. Dis. Clin. N. Am. 32, 915–929 (2018).

Article Google Scholar

Arciola, CR, Campoccia, D. & Montanaro, L. Infections d'implants : adhérence, formation de biofilm et évasion immunitaire. Nat. Rév. Microbiol. 16, 397–409 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Mah, TF & O'Toole, GA Mécanismes de résistance du biofilm aux agents antimicrobiens. Tendances Microbiol. 9, 34-39 (2001).

Article CAS PubMed Google Scholar

Dickey, SW, Cheung, GYC et Otto, M. Différents médicaments contre les mauvais insectes : stratégies antivirulence à l'ère de la résistance aux antibiotiques. Nat. Rev. Drug Discov. 16, 457–471 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zheng, Y., He, L., Asiamah, TK et Otto, M. Colonisation des dispositifs médicaux par les staphylocoques. Environ. Microbiol. 20, 3141–3153 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Otto, toxines de M. Staphylococcus aureus. Courant. Avis. Microbiol. 17, 32-37 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Darouiche, RO Traitement des infections associées aux implants chirurgicaux. N. Engl. J. Med. 350, 1422–1429 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Chambers, HF & Deleo, FR Vagues de résistance : Staphylococcus aureus à l'ère des antibiotiques. Nat. Rév. Microbiol. 7, 629–641 (2009).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Klein, E., Smith, DL et Laxminarayan, R. Hospitalisations et décès causés par Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline, États-Unis, 1999-2005. Urgence Infecter. Dis. 13, 1840–1846 (2007).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Abdelhady, W. et al. La sensibilité réduite à la vancomycine dans un modèle de biofilm lié au cathéter in vitro est en corrélation avec de mauvais résultats thérapeutiques dans l'endocardite expérimentale due à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline. Antimicrobien. Agents Chemother. 57, 1447–1454 (2013).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jones, SM, Morgan, M., Humphrey, TJ et Lappin-Scott, H. Effet de la vancomycine et de la rifampicine sur les biofilms de Staphylococcus aureus résistants à la méticilline. Lancette 357, 40–41 (2001).

Article CAS PubMed Google Scholar

Marques, C. et al. Effets des antibiotiques sur le biofilm et les cellules non attachées d'un isolat clinique de Staphylococcus aureus provenant d'une infection osseuse et articulaire. J. Med. Microbiol. 64, 1021-1026 (2015).

Article CAS PubMed Google Scholar

El-Azizi, M., Rao, S., Kanchanapoom, T. & Khardori, N. Activité in vitro de la vancomycine, de la quinupristine/dalfopristine et du linézolide contre les biofilms intacts et perturbés de staphylocoques. Ann. Clin. Microbiol. Antimicrobien. 4, 2 (2005).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Schilcher, K. & Horswill, AR Développement du biofilm staphylococcique : structure, régulation et stratégies de traitement. Microbiol. Mol. Biol. Rev. https://doi.org/10.1128/MMBR.00026-19 (2020).

Otto, M. Biofilms staphylococciques. Microbiol. Spectre. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.GPP3-0023-2018 (2018).

Joo, HS & Otto, M. Base moléculaire de la formation de biofilm in vivo par des pathogènes bactériens. Chim. Biol. 19, 1503-1513 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Parsek, MR & Greenberg, EP Sociomicrobiologie : les liens entre la détection de quorum et les biofilms. Tendances Microbiol. 13, 27-33 (2005).

Article CAS PubMed Google Scholar

Le, KY & Otto, M. Régulation de la détection du quorum chez les staphylocoques - un aperçu. Devant. Microbiol. 6, 1174 (2015).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Novick, RP & Geisinger, E. Quorum sensing chez les staphylocoques. Annu. Révérend Genet. 42, 541-564 (2008).

Article CAS PubMed Google Scholar

Cheung, GY, Joo, HS, Chatterjee, SS & Otto, M. Modulines solubles dans le phénol - déterminants critiques de la virulence staphylococcique. Microbiol FEMS. Rév. 38, 698–719 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Otto, M. Infections staphylococciques : mécanismes de maturation et de détachement du biofilm en tant que déterminants critiques de la pathogénicité. Annu. Rév. Med. 64, 175-188 (2013).

Article CAS PubMed Google Scholar

Periasamy, S. et al. Comment les biofilms de Staphylococcus aureus développent leur structure caractéristique. Proc. Natl Acad. Sci. États-Unis 109, 1281-1286 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lui, L. et al. La résistance aux leucocytes lie les avantages du dysfonctionnement de la détection du quorum à l'infection du biofilm. Nat. Microbiol. 4, 1114-1119 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Le, KY et al. Rôle des modulines solubles dans le phénol dans la formation du biofilm de Staphylococcus epidermidis et l'infection des dispositifs médicaux à demeure. J. Mol. Biol. 431, 3015-3027 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Vuong, C., Kocianova, S., Yao, Y., Carmody, AB et Otto, M. Augmentation de la colonisation des dispositifs médicaux à demeure par des mutants de détection de quorum de Staphylococcus epidermidis in vivo. J. Infecter. Dis. 190, 1498-1505 (2004).

Article PubMed Google Scholar

Sandoz, KM, Mitzimberg, SM & Schuster, M. Tricherie sociale dans la détection de quorum de Pseudomonas aeruginosa. Proc. Natl Acad. Sci. États-Unis 104, 15876–15881 (2007).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dandekar, AA, Chugani, S. & Greenberg, EP Détection du quorum bactérien et incitations métaboliques à coopérer. Sciences 338, 264-266 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pollitt, EJ, West, SA, Crusz, SA, Burton-Chellew, MN & Diggle, SP Coopération, détection du quorum et évolution de la virulence chez Staphylococcus aureus. Infecter. Immun. 82, 1045-1051 (2014).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Rumbaugh, KP et al. Sélection de parenté, quorum sensing et virulence chez les bactéries pathogènes. Proc. Biol. Sci. 279, 3584-3588 (2012).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Fowler, VG Jr. et al. La bactériémie persistante due à une infection à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline est associée à un dysfonctionnement de l'agr et à une faible résistance in vitro à la protéine microbicide plaquettaire induite par la thrombine. J. Infecter. Dis. 190, 1140-1149 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Lui, L. et al. Rôle clé des mutations de détection de quorum dans le développement de l'infection associée au dispositif clinique de Staphylococcus aureus. Clin. Trad. Méd. 12, e801 (2022).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Traber, KE et al. fonction agr dans les isolats cliniques de Staphylococcus aureus. Microbiologie (Lecture) 154, 2265–2274 (2008).

Article CAS PubMed Google Scholar

Kang, CK et al. La fonctionnalité Agr affecte les résultats cliniques chez les patients atteints de bactériémie persistante à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline. EUR. J.Clin. Microbiol. Infecter. Dis. 36, 2187-2191 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Suligoy, CM et al. La mutation d'Agr est associée à l'adaptation de Staphylococcus aureus à l'hôte au cours de l'ostéomyélite chronique. Devant. Cellule infectée. Microbiol. 8, 18 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Ramond, E. et al. Les isolats de Staphylococcus aureus adaptés aux poumons avec un système agr dysfonctionnel déclenchent une réponse pro-inflammatoire. J. Infecter. Dis. 226, 1276-1285 (2022).

Article CAS PubMed Google Scholar

Shopsin, B. et al. Les mutations dans agr ne persistent pas dans les populations naturelles de Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline. J. Infecter. Dis. 202, 1593-1599 (2010).

Article CAS PubMed Google Scholar

Carrel, M., Perencevich, EN & David, MZ USA300 Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline, États-Unis, 2000-2013. Urgence Infecter. Dis. 21, 1973-1980 (2015).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu, C. et al. Lignes directrices de pratique clinique de la société américaine des maladies infectieuses pour le traitement des infections à Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline chez les adultes et les enfants : résumé analytique. Clin. Infecter. Dis. 52, 285-292 (2011).

Article PubMed Google Scholar

Wang, R. et al. Identification de nouveaux peptides cytolytiques comme déterminants clés de la virulence du SARM communautaire. Nat. Méd. 13, 1510-1514 (2007).

Article CAS PubMed Google Scholar

Kobayashi, SD et al. Analyse comparative des déterminants de la virulence USA300 dans un modèle lapin d'infection de la peau et des tissus mous. J. Infecter. Dis. 204, 937–941 (2011).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Donlan, RM & Costerton, JW Biofilms : mécanismes de survie des micro-organismes cliniquement pertinents. Clin. Microbiol. Rév. 15, 167–193 (2002).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hall-Stoodley, L., Costerton, JW & Stoodley, P. Biofilms bactériens : de l'environnement naturel aux maladies infectieuses. Nat. Rév. Microbiol. 2, 95-108 (2004).

Article CAS PubMed Google Scholar

Fluckiger, U. et al. Formation de biofilm, transcription icaADBC et synthèse d'adhésine intercellulaire polysaccharidique par les staphylocoques dans un modèle d'infection lié au dispositif. Infecter. Immun. 73, 1811-1819 (2005).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vuong, C., Gerke, C., Somerville, GA, Fischer, ER & Otto, M. Contrôle par détection de quorum des facteurs de biofilm chez Staphylococcus epidermidis. J. Infecter. Dis. 188, 706–718 (2003).

Article CAS PubMed Google Scholar

Vuong, C., Saenz, HL, Gotz, F. & Otto, M. Impact du système de détection de quorum agr sur l'adhérence au polystyrène chez Staphylococcus aureus. J. Infecter. Dis. 182, 1688–1693 (2000).

Article CAS PubMed Google Scholar

Siegmund, A. et al. La persistance intracellulaire de Staphylococcus aureus dans les cellules endothéliales est favorisée par l'absence de modulines solubles dans le phénol. Virulence 12, 1186–1198 (2021).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fraunholz, M. & Sinha, B. Staphylococcus aureus intracellulaire : vivre et laisser mourir. Devant. Cellule infectée. Microbiol. 2, 43 (2012).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Das, S. et al. Des mutations naturelles dans un régulateur de virulence de Staphylococcus aureus atténuent la cytotoxicité mais permettent la bactériémie et la formation d'abcès. Proc. Natl Acad. Sci. États-Unis 113, E3101–E3110 (2016).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kornblum, J., Kreiswirth, BN, Projan, SJ, Ross, H. & Novick, RP dans Biologie moléculaire des staphylocoques (ed RP Novick) 373–402 (VCH Publishers, Inc.).

Yang, X. et al. L'hormone parathyroïdienne intermittente améliore l'ostéointégration spongieuse d'un nouvel implant tibial murin. J. Chirurgie des articulations osseuses. Suis. 97, 1074-1083 (2015).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

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Financement : Cette étude a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine [Grant nos. 82272395 et 81974311 (à LH), 81873957 et 82172325 (à ML), 81772364 (à HS)], le programme Shanghai Pujiang [numéro de subvention 2019PJD026 (à LH)], le projet de soutien à la recherche scientifique d'orientation médicale du Shanghai Science and Technology Commission [numéro de subvention 19411962600 (à HS)], et le programme de recherche intra-muros du National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), US National Institutes of Health (NIH) [numéro de projet ZIA AI001080 (à MO)]. Les bailleurs de fonds n'ont joué aucun rôle dans la conception de l'étude, la collecte, l'analyse et l'interprétation des données, la rédaction du rapport ou la décision de soumettre l'article pour publication.

Département de médecine de laboratoire, Hôpital Ren Ji, École de médecine de l'Université Jiao Tong de Shanghai, 160 Pujian Road, Shanghai, 200127, Chine

Lei He, Huiying Lv, Yanan Wang, Qian Liu, Hua Wang et Min Li

Département d'orthopédie, Shanghai Jiao Tong University Affiliated Sixth People's Hospital, 600 Yishan Road, Shanghai, 200233, Chine

Feng Jiang, Feiyang Zhang et Hao Shen

Section de génétique moléculaire des agents pathogènes, Laboratoire de bactériologie, Institut national des allergies et des maladies infectieuses, Instituts nationaux de la santé des États-Unis, 50 South Drive, Bethesda, MD, 20814, États-Unis

Michel Otto

Faculté des sciences de laboratoire médical, École de médecine de l'Université Jiao Tong de Shanghai, 227 South Chongqing Road, Shanghai, 200025, Chine

Min Li

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Conceptualisation : MO Méthodologie : LH, MO et ML Investigation : LH, HL, YW, FJ, QL, FZ et HW Visualisation : LH et MO Acquisition de financement : LH, HS, ML et MO Supervision : LH, HS et Rédaction ML—ébauche originale : LH et MO Rédaction—révision et édition : LH, ML et MO

Correspondance à Michael Otto ou Min Li.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

He, L., Lv, H., Wang, Y. et al. Le traitement antibiotique peut exacerber l'infection associée au biofilm en favorisant le développement des tricheurs de quorum. npj Biofilms Microbiomes 9, 26 (2023). https://doi.org/10.1038/s41522-023-00394-4

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Reçu : 06 février 2023

Accepté : 27 avril 2023

Publié: 18 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41522-023-00394-4

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