Specific capabilities of emerging pathogens genus Achromobacter during cystic fibrosis
Capacités spécifiques des pathogènes émergents du genre Achromobacter au cours de la mucoviscidose
Résumé
Impaired mucocilar clearance in patients with cystic fibrosis (CF) leads to bacterial stasis conducive to polymicrobial infections. Although the species isolated from these patients are mainly Pseudomonas aeruginosa (Pa) and Staphylococcus aureus, for several years, increasing interest has been given to opportunistic pathogenic bacteria of environmental origin and multi-resistant to antibiotics such as bacteria of the genus Achromobacter (Ac). Among the 22 species composing this bacterial genus, Achromobacter xylosoxidans (Ax) and Achromobacter insuavis (Ai) are the species mainly identified in CF patients. In order to provide elements that could help explain the success of these species compared to others in infections of CF patients, we evaluated their ability to produce certain virulence/persistence factors and comparatively analyzed the results obtained according to the species determined after study of the nrdA gene and according to the origin of the strains, clinical (CF, non-CF patients) or environmental. In a first study, we explored the production of siderophores of 163 Ac strains belonging to 20 species (128 strains of clinical origin, CF and non-CF, and 35 of environmental origin) by the Chromium Azurol Sulfonate test in liquid medium. In a second study, we included 74 strains of Ax and Ai (69 of clinical origin and 5 of environmental origin) and evaluated a broader panel of virulence factors (growth, swimming and swarming motilities, profile sensitivity to antibiotics, biofilm production and ability to interact with Pa). The results of our two studies made it possible to complete current knowledge on the characteristics contributing to the pathophysiology of Achromobacter infections, while providing data on species that are rarely studied. Particularly, we We have shown that the production of siderophores, until now very little explored for this bacterial genus, is a frequent observation, carried out for 72.4% of the strains tested. The Ax species, the most frequently identified in humans, showed unique characteristics in all the tests carried out. Ax not only had the highest proportion of siderophore-producing strains but also the strains producing the highest quantities of siderophores. Significant differences were also found evidence between Ax and Ai species, with Ax exhibiting higher swimming motility and greater sensitivity to antibiotics than Ai. These two species had the capacity to establish interactions with Pa, in particular by inhibiting the production of pyocyanin from Pa. Furthermore, differences were systematically observed depending on the origin of the strains. The clinical strains, mainly from CF patients, presented greater motility, siderophore and biofilm production compared to strains from the environment. Similar results were obtained when comparing the results obtained for Ax CF strains and Ax strains derived from non-CF patients. All the observations made suggest that the epidemiological success of Ax in CF patients and more broadly in humans could in part be linked to specific characteristics presented by this species.
L’altération de la clairance mucocilaire chez les patients atteints de mucoviscidose (CF) conduit à une stase bactérienne propice aux infections polymicrobiennes. Bien que les espèces isolées chez ces patients soient principalement Pseudomonas aeruginosa (Pa) et Staphylococcus aureus, depuis plusieurs années, un intérêt croissant est accordé à des bactéries pathogènes opportunistes d’origine environnementale et multirésistantes aux antibiotiques comme les bactéries du genre Achromobacter (Ac). Parmi les 22 espèces composant ce genre bactérien, Achromobacter xylosoxidans (Ax) et Achromobacter insuavis (Ai) sont les espèces majoritairement identifiées chez les patients CF. Afin d’apporter des éléments qui pourrait contribuer à expliquer le succès de ces espèces par rapport aux autres dans les infections des patients CF, nous avons évalué leur capacité à produire certains facteurs de virulence/persistance et analysé comparativement les résultats obtenus selon l’espèce déterminée après étude du gène nrdA et selon l’origine des souches, clinique (patients CF, non CF) ou environnementale. Dans une première étude, nous avons exploré la production de sidérophores de 163 souches d’Ac appartenant à 20 espèces (128 souches d’origine clinique, CF et non CF, et 35 d’origine environnementale) par le test du Chrome Azurol Sulfonate en milieu liquide. Dans une seconde étude, nous avons inclus 74 souches d’Ax et d’Ai (69 d’origine clinique et 5 d’origine environnementale) et avons évalué un panel plus large de facteurs de virulence (croissance, motilités swimming et swarming, profil de sensibilité aux antibiotiques, production de biofilm et capacité d’interaction avec Pa). Les résultats de nos deux études ont permis de compléter les connaissances actuelles sur les caractéristiques contribuant à la physiopathologie des infections par Achromobacter, tout en apportant des données sur des espèces peu fréquemment étudiées. Particulièrement, nous avons montré que la production de sidérophores, jusqu’alors très peu explorée pour ce genre bactérien, est une observation fréquente, réalisée pour 72,4 % des souches testées. L’espèce Ax, la plus fréquemment identifiée chez l’homme, a montré des caractéristiques singulières pour tous les tests réalisés. Ax présentait non seulement la plus forte proportion de souches produtrices de sidérophores mais aussi les souches produisant les quantités les plus importantes de sidérophores. Des différences significatives ont également été mises en évidence entre les espèces Ax et Ai, Ax présentant une motilité swimming plus élevée et une plus grande sensibilité aux antibiotiques qu’Ai. Ces deux espèces avaient la capacité d’établir des interactions avec Pa notamment en inhibant la production de pyocyanine de Pa. Par ailleurs, des différences ont systématiquement été observées selon l’origine des souches. Les souches cliniques, principalement issues de patients CF, présentaient une motilité, une production de sidérophore et de biofilm, plus importantes comparativement aux souches issues de l’environnement. Des résultats similaires ont été obtenus en comparant les résultats obtenus pour les souches d’Ax CF et les souches d’Ax issues de patients non CF. L’ensemble des observations réalisées suggère que le succès épidémiologique d'Ax chez les patients CF et plus largement chez l’Homme pourrait en partie être lié à des caractéristiques spécifiques présentées par cette espèce.