09/12/2014 1 Mécanismes physiopathologiques de la persistance au cours des IOA Frédéric Laurent CRIOAc Rhône-Alpes Auvergne Laboratoire de bactériologie, Hôpital de la Croix Rousse, Hospices Civils de Lyon Centre National de Référence des Staphylocoques CIRI-INSERM U1111 Equipe ”Pathogénèse des infections à staphylocoques” IOA aiguë récurrence et chronicité observée chez de nombreux patients Physiopathologie des IOA Internalisation Biofilm
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Physiopathologie des IOA Biofilm Internalisation · 09/12/2014 3 Ahmed S et al, Infect Immun. 2001 S. aureus Osteoblast cell line MG63 Rcp fibronectine + Internalisation Ostéoblaste
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09/12/2014
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Mécanismes physiopathologiques
de la persistance au cours des IOA
Frédéric Laurent
CRIOAc Rhône-Alpes Auvergne
Laboratoire de bactériologie, Hôpital de la Croix Rousse, Hospices Civils de Lyon
Centre National de Référence des Staphylocoques
CIRI-INSERM U1111 Equipe ”Pathogénèse des infections à staphylocoques”
IOA aiguë
récurrence et chronicité observée chez de nombreux patients
Physiopathologie des IOA
InternalisationBiofilm
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IOA aiguë
récurrence et chronicité observée chez de nombreux patients
Physiopathologie des IOA
InternalisationBiofilm
Internalisation
09/12/2014
3
Ahmed S et al, Infect Immun. 2001
Ost
eobl
ast c
ell l
ine
MG
63
S. aureus
Rcp fibronectine +
Internalisation
Rcp fibronectine -Ostéoblaste MG3
Invasion des ostéoblastes par S. aureus
N°6
S. aureus
FnBP
Fibronectine
Traction du
cytosquelette
Invagination
membranaire
Formation d’une
vacuole
d’internalisation
ou phagosome
Membrane
cellulaire
intégrine α5β1
Microscopie
électronique à balayage
Hoffmann et al., Eur J
Cell Biol 2011 6
Internalisation
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Persistance intracellulaire
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Bactéries (points noirs) internalisées dans les ostéocytes entourés par des lamelles
osseuses.
(Internalization of S. aureus by osteoblasts in a patient with long term recurrent
osteomyelitis JBJS 2005)
Internalisation
Marquage sélectif / microscopie à fluorescence
N°8
S. aureus extracellulaires S. aureus intracellulaires
10 µm
S. aureus marqués au Bodipy FL
Actine marquée à la rhodamine - phalloïdine
Internalisation
Ostéoblaste MG3
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Gentamicin-lysostaphin protection assay (GLPA)
GENTAMICIN
LYSOSTAPHIN
INFECTION INVASION SELECTIVE KILLING
OF EXTRACELLULAR
BACTERIA
OSMOTIC CELL LYSIS
& BACTERIAL
RELEASE
Lignée cellulaire MG-63
MOI: 100 bactéries / OB
LDH RELEASE
MEMBRANE
LEAKAGE IN
DAMAGED CELLS
0h 2h 3h 24h
Internalisation
N°10
La charge bactérienne est de ≈ 1 SARM-C / cellule vs ≈ 5 SARM-H / cellule
Internalisation initiale
SARM-Communautaires vs SARM-Hospitaliers
Internalisation
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II - INVASION DES OB PAR LES SARM N°11
Dommages causés aux cellules infectées :
SARM-C >> SARM-H
Cytotoxicité des SARM-Communautaires et SARM-Hospitaliers
24h après internalisation
Internalisation
II - INVASION DES OB PAR LES SARM N°12
Survie intracellulaire : SARM-H >> SARM-C
Survie intracellulaire des SARM-C et SARM-H après 24h
Internalisation
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II - INVASION DES OB PAR LES SARM N°13
≈ 1 SARM-C / cellule � 50% de mortalité chez les OB après 24h
≈ 5 SARM-H / cellule � 20% de mortalité chez les OB après 24h
Pourcentage de mortalité des ostéoblastes
(mêmes expériences que précédemment)
ST80 EMRSA2
Internalisation
S. epidermidis vs S. aureus
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N°15
Internalisation
• Internalisation = sanctuarisation des bactéries
- protection vis à vis du système immunitaire
- protection vis à vis des ATB
• Capacités d’invasion et de survie intracellulaire
variables d’une espèce à l’autre et d’une souche à
l’autre
. rôle de l’internalisation dans la persitance
= variable
. symptomatologie clinique et évolution clinique
différentes d’un patient à l’autre
IOA aiguë
récurrence et chronicité observée chez de nombreux patients
Physiopathologie des IOA
InternalisationBiofilm
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IOA aiguë
récurrence et chronicité observée chez de nombreux patients
Physiopathologie des IOA
InternalisationBiofilm
Biofilm
Wikipedia
• Un biofilm est une communauté multicellulaire plus ou moins
complexe, souvent symbiotique, de micro-organismes (bactéries,
champignons, algues ou protozoaires), adhérant entre eux et à une
surface, et marquée par la sécrétion d'une matrice adhésive et
protectrice.
• Il se forme généralement dans l'eau ou en milieu aqueux. Le biofilm
est une étape normale ou potentielle du cycle de vie de la plupart
des bactéries, qui affichent alors un comportement coopératif et
produisent des phénotypes différenciés conduisant à des fonctions
spécifiques, parfois en réaction à un stress.
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Biofilm
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• Bactérie d’origine
- hématogène
- inoculation
- contiguité
Biofilm
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Biofilm et impact sur la physiopathologie des IOA
Evans et al., Clin Orthop. 1998,
Prothèse Sequestre
(cassure d’une couche
épaisse de biofilm d’un
séquestre infecté)
Tissu
Johansen et al., J. Comp Patho., 2012
Tissu ostéomyélite
Biofilm
• Matériel ou os nécrosé
• Exopolysaccharides bactériens
• Organisation en colonies
• Répartition hétérogène des bactéries
• Canaux de circulation (nutrition,
élimination)
• Stratification de colonies bactériennes
• Métabolisme bactérien adapté
• Associations bactériennes fréquentes
Le biofilm : « substance visco-élastique »
Biofilm
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Expression d’adhésines de surfaceDe l’adhérence au biofilm …
Service de Maladies Infectieuses et TropicalesHôpital de la Croix-Rousse, Hospices Civils de Lyon
Université Claude Bernard Lyon1, Lyon
Centre International de Recherche en Infectiologie, CIRI, Inserm U1111, CNRS UMR5308, ENS de Lyon, UCBL1, Lyon, France
Centre Interrégional Rhône-Alpes Auvergnede Référence des IOA complexes
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Von Eiff, Clin Infect Dis, 1997, 25:1250-1251
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Mbio 2014
Subjects infected with S. aureus were more likely to fail(HR, 4.03, 95%CI, 1.80-9.04)
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Comparison of bacterial growth between a wild-type strain (ATCC 51331) and a typical SCV S. maltophilia isolate from patient A on various routine agar medi a after 48 h of incubation
at 35°C.
Anderson S W et al. J. Clin. Microbiol. 2007; doi:1 0.1128/JCM.01444-06
BMJ case report 2013
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Conclusion
• Physiopathologie des IOA encore méconnue
• Multiples stratégies bactériennes de persistance
• Mieux comprendre ces mécanismes est un enjeu important
- Pour la prévention- Pour trouver de nouvelles cibles thérapeutiques