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Nouvelles association de β-lactamines et d’inhibiteurs de β-lactamase : vers un traitement des infections pulmonaires à Mycobacterium abscessus dans la mucoviscidose

Dernière mise à jour 25.07.2017 à 16h46

Axe de recherche : Infection Délégation territoriale : Île de France

Porteur du projet : Jean-Luc MAINARDI
Centre de Recherche des Cordeliers, UMRS 1138, Equipe12 - Laboratoire de Recherche Moléculaire sur les Antibiotiques (LRMA)

Contexte :
Une mycobactérie, Mycobacterium abscessus, proche de celle responsable de la tuberculose, est responsable d’infections pulmonaires chez les patients atteints de mucoviscidose. Le traitement antibiotique de ces infections est long et très difficile. Peu d’antibiotiques sont actifs sur cette bactérie multi-résistante et les rechutes sont fréquentes. L’utilisation d’antibiotiques de la famille des macrolides est remise en question par l’émergence fréquente de souches résistantes. Parmi les autres antibiotiques utilisés, deux antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines (la céfoxitine et l’imipénème) sont souvent mal tolérés et peu efficaces.  Nous avons récemment montré que l’inhibition de l’enzyme produite par M. abscessus, la β-lactamase BlaMab qui détruit les β-lactamines, permettait d’améliorer considérablement l’activité in vitro de l’imipénème. Notre projet vise à étudier de manière approfondie les associations de β-lactamines et d’inhibiteurs de β-lactamases, incluant de nouvelles molécules, dans l’optique d’une optimisation du traitement des infections pulmonaires dues à cette bactérie dans la mucoviscidose.

Objectifs :
Les infections pulmonaires à M. abscessus chez les patients atteints de mucoviscidose nécessitent un traitement très lourd, d’une durée de 12 à 16 mois, souvent mal toléré et comprenant l’utilisation d'antibiotiques administrables par voie intraveineuse. Ce traitement est peu efficace car il ne permet une guérison bactériologique que chez seulement 25 à 40% des patients en cas de résistance aux macrolides (présente chez 40 à 60% des souches bactériennes). Notre laboratoire a récemment étudié les possibilités d’améliorer le traitement par les β-lactamines et montré que l’adjonction d’inhibiteurs de l’enzyme de M. abscessus qui dégrade les β-lactamines (β-lactamase) augmente le spectre d’activité des β-lactamines in vitro, dans un modèle de macrophages infectés et dans un modèle d'infection chez l’animal (embryon de poisson zèbre). Ainsi, l’objectif du projet de thèse porte sur l’étude de nouvelles associations d’antibiotiques comprenant une β-lactamine et un inhibiteur de β-lactamase afin de proposer une réelle alternative thérapeutique efficace chez les patients atteints de mucoviscidose.

Perspectives : 
Les travaux prévus au cours des mois qui viennent seront de poursuivre l’étude du rôle de la β-lactamase BlaMab dans la résistance aux β-lactamines au sein du macrophage et d’évaluer l’efficacité de nouveaux inhibiteurs de BlaMab actifs en particulier en intracellulaire. Pour le rôle de BlaMab en intracellulaire, l’étude de la régulation du gène codant pour cette enzyme sera poursuivie par la recherche de facteurs conduisant à l’induction de la production de BlaMab (rôle de différentes sources de carbone, des phosphates, …). La finalisation de la construction d’une souche de M. abscessus produisant une molécule fluorescence sous le contrôle du promoteur de la β-lactamase permettra la quantification de la production en intracellulaire. Ceci permettra de déterminer le niveau de fluorescence en fonction de différentes conditions de culture.  En parallèle, une souche de M. abscessus produisant à la fois la protéine fluorescente et la β-lactamase sera construite, ce qui permettra de mesurer directement l’activité β-lactamase et la fluorescence en fonction de différentes conditions de culture. Dès l’obtention de nouveaux inhibiteurs de β-lactamases  (demande faite), l’efficacité de ces nouveaux inhibiteurs sera évaluée. L’inhibition de BlaMab par ces inhibiteurs sera étudiée par une approche technologique combinant la spectrophotométrie et l'analyse par spectrométrie de masse qui permettra de déterminer les paramètres cinétiques de l’interaction de ces molécules avec BlaMab purifiée. L’efficacité in vitro des β-lactamines en association avec les nouveaux inhibiteurs de β-lactamases sera étudiée par la détermination des concentrations minimum inhibitrices des β-lactamines seules ou en association avec les nouveaux inhibiteurs vis à vis de M. abscessus CIP104536T et du mutant ne produisant par la β-lactamases (M. abscessus CIP104536 ΔblaMab). En parallèle, l'évaluation de l'activité bactéricide (cinétique de bactéricidie) de ces associations sera effectuée. Dans la mesure ou les travaux récents de l’équipe ont montré que l’imipénème était la β-lactamine la plus active in vitro et en intracellulaire sur M. abscessus, la priorité sera l’évaluation de l’activité de l’association imipénème-nouveaux inhibiteurs. L’étude in vitro sera étendue à un panel de souches cliniques non apparentées de M. abscessus (N = 20). Dans la mesure ou le rôle de la β-lactamase BlaMab dans la résistance aux β-lactamines au sein du macrophage est très important, il sera nécessaire d’étudier l’activité de ces nouveaux inhibiteurs dans des macrophages humains infectés par M. abscessus CIP104536 et CIP104536 ΔblaMab selon une méthodologie utilisée par notre équipe.

Résultats obtenus : 
Les résultats obtenus récemment ont montré que l’expression du gène blaMab codant pour la β-lactamase BlaMab est plus élevée dans les macrophages au cours d’une croissance intracellulaire de M. abscessus qu’au cours d’une phase de croissance planctonique (différence de 20 fois). Cette surproduction dans les macrophages infectés de la β-lactamase, qui détruit les β-lactamines, pourrait être responsable de la moindre efficacité des β-lactamines en intracellulaire et du fait que l’addition d’un inhibiteur de β-lactamases, comme l’avibactam, renforce l’activité de l’imipénème, une β-lactamine appartenant à la famille des carbapénèmes et qui est recommandée dans le traitement des infections pulmonaires dues à M. abscessus. Ces résultats encouragent à poursuivre en priorité l’étude du rôle de la β-lactamase BlaMab dans la résistance aux β-lactamines au sein du macrophage et d’évaluer l’efficacité de nouveaux inhibiteurs de BlaMab actifs en particulier en intracellulaire.