Haemophilus influenzae non typable libéré de la résidence du biofilm par un anticorps monoclonal dirigé contre un composant de la matrice du biofilm présente un phénotype vulnérable

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12959 (2023) Citer cet article

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Les biofilms bactériens contribuent de manière significative à la pathogenèse, à la récidive et/ou à la chronicité de la majorité des maladies bactériennes en raison de leur récalcitrance notable à l'élimination. Ici, nous avons examiné la cinétique de la sensibilité accrue de Haemophilus influenzae non typable (NTHI) nouvellement libéré (NRel) de la résidence dans un biofilm par un anticorps monoclonal contre une protéine bactérienne DNABII (α-DNABII) à la destruction préférentielle par un antibiotique β-lactamine. Ce phénotype a été détecté en 5 minutes et a duré environ 6 heures. L'expression relative des gènes sélectionnés en raison de leur implication connue dans la sensibilité à une β-lactame a montré une expression transitoire régulée positivement des protéines de liaison à la pénicilline par l'α-DNABII NTHI NRel, alors qu'il y avait une expression limitée du précurseur de la β-lactamase. L'expression transitoire régulée à la baisse des médiateurs du stress oxydatif a soutenu une vulnérabilité de même durée à la destruction intracellulaire sensible à la NADPH-oxydase par les PMN humains activés. En outre, l'expression transitoire régulée positivement de la principale porine NTHI s'alignait bien avec l'augmentation observée de la perméabilité membranaire de l'α-DNABII NTHI NRel, une caractéristique également montrée par NRel de trois agents pathogènes supplémentaires. Ces données fournissent des informations mécanistes sur le phénotype α-DNABII NRel, transitoire mais hautement vulnérable. Cette meilleure compréhension soutient la validation continue de cette nouvelle approche thérapeutique conçue pour tirer parti des connaissances sur le phénotype α-DNABII NRel pour une éradication plus efficace des maladies récalcitrantes liées au biofilm.

Les biofilms bactériens contribuent de manière significative à la pathogenèse des infections aiguës et chroniques1, ainsi qu'à la récidive et à la récalcitrance de nombreuses maladies au traitement2. Les maladies courantes dans lesquelles les biofilms jouent un rôle clé comprennent, entre autres, l’otite moyenne, la maladie pulmonaire obstructive chronique, la parodontite et la mucoviscidose3,4,5. La tolérance canonique au biofilm est attribuable à de multiples facteurs, mais surtout, et du point de vue de la résolution de la maladie, les bactéries présentes dans un biofilm sont très résistantes à la fois aux antibiotiques et aux effecteurs immunitaires de l’hôte6,7,8. En effet, les bactéries résidant dans les biofilms sont jusqu'à 1 000 fois plus résistantes aux antibiotiques conventionnels que leurs homologues cultivées sur plancton9,10,11. De plus, les infections impliquant des biofilms sont coûteuses ; on estime que le fardeau économique mondial des biofilms lié aux coûts médicaux et de santé humaine était d'environ 387 milliards de dollars en 201912.

Pour traiter efficacement ces maladies courantes et hautement résistantes liées aux biofilms, de nouvelles stratégies sont nécessaires. De nombreux laboratoires travaillent pour atteindre ces objectifs13,14,15,16,17,18. À cet égard, notre laboratoire a développé une approche ciblée basée sur les anticorps monoclonaux qui libère efficacement les bactéries résidant dans le biofilm de leur matrice structurelle protectrice afin qu'elles puissent être plus facilement tuées par les effecteurs immunitaires de l'hôte et/ou les antibiotiques traditionnels. Pour ce faire, nous nous sommes spécifiquement concentrés sur un constituant structurel omniprésent de la matrice du biofilm bactérien, les protéines bactériennes liant l’ADN connues sous le nom de famille DNABII. Les deux protéines DNABII, la protéine de type histone (HU) et le facteur hôte d'intégration (IHF), se lient et se plient à l'ADN double brin19,20,21. Les protéines DNABII sont positionnées aux sommets des brins croisés d’ADN extracellulaire (ADNe) dans la matrice du biofilm où elles servent de protéines pivots qui fournissent un support structurel essentiel à l’échafaudage d’ADNe en forme de réseau22. Lorsque des biofilms formés in vitro par divers agents pathogènes humains sont incubés avec des anticorps dirigés soit contre une protéine DNABII native, soit contre un peptide immunogène synthétique « tip-chimer » que nous avons conçu pour imiter les « pointes » immunoprotectrices de liaison à l'ADN d'une protéine DNABII, l'équilibre induit ce changement entraîne un effondrement rapide du biofilm avec la libération concomitante de bactéries résidant dans le biofilm22,23,24,25.