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Modalités d’action, intérêt thérapeutique et études précliniques de la bédaquiline vis-à-vis des infections à Mycobacterium abscessus dans la mucoviscidose

Dernière mise à jour 09.08.2019 à 11h57

Axe de recherche : Infection Délégation territoriale : Languedoc-Roussillon

Porteur du projet : Laurent KREMER
Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier (IRIM) - CNRS UMR 9004

Contexte : 
M. abscessus est une bactérie proche de celle responsable de la tuberculose. Elle provoque des infections pulmonaires sévères chez les patients atteints de mucoviscidose. Ces infections sont très difficiles à éradiquer du fait de la résistance naturelle de ce pathogène aux antibiotiques classiques. De nouvelles approches thérapeutiques sont donc nécessaires pour le traitement de ces patients. La bédaquiline est un nouvel antibiotique récemment mis sur le marché pour le traitement des tuberculoses multi-résistantes. Nous avons montré que cette molécule agit aussi très efficacement contre M. abscessus. L’objectif principal consiste à valider une étude pré-clinique centrée sur la bédaquiline en vue d’une optimisation du traitement des infections pulmonaires dues à M. abscessus dans la mucoviscidose.

Objectifs :
Les traitements contre les infections pulmonaires à M. abscessus dans la mucoviscidose sont très lourds, souvent inefficaces et mal tolérés par les patients. Le taux de guérison se situe autour de 25 à 40% chez les patients en cas de résistance aux macrolides. Nous proposons d’améliorer ce traitement en incluant la bédaquiline, un antibiotique utilisé pour traiter la tuberculose multi-résistante. Nos travaux ont montré que la bédaquiline est très active contre M. abscessus in vitro et dans un modèle d'infection chez l’animal (embryon de poisson zèbre) et avons aussi développé un nouveau modèle pré-clinique murin qui permettra de valider l’efficacité thérapeutique de la bédaquiline. Ainsi, l’objectif de cette thèse porte à la fois sur l’étude du mécanisme d’action de la bédaquiline chez M. abscessus et sur l’identification d’une nouvelle association d’antibiotiques comprenant la bédaquiline combinée éventuellement à un autre antibiotique afin de proposer une alternative thérapeutique.

Perspectives :
La troisième année de thèse s’articulera, de façon très logique dans la suite des premiers résultats et selon le calendrier initial, essentiellement autour de deux thèmes centraux. D’une part, nous poursuivrons les études en rapport avec l’efficacité thérapeutique de la BDQ co-administrée en présence d’autres antibiotiques notamment dans un nouveau modèle murin dont nous venons de démontrer la pertinence pour établir une infection chronique et particulièrement adapté pour évaluer l’activité thérapeutique de composés vis-à-vis de M. abscessus. Par ailleurs, nous poursuivrons nos travaux sur la description du mécanisme de résistance naturels de la BDQ en déterminant l’implication éventuelle de protéines de la famille des porines, dont nous avons identifié 3 candidats potentiels.
     
Dans l’étude en rapport avec l’activité de la BDQ, nous confirmerons tout d’abord les activités synergiques ou additive de la BDQ avec la céfoxitine et l’imipénème. Dans les mois à venir, nous nous focaliserons également sur la mise en évidence d’une activité synergique/additive de ces mêmes combinaisons thérapeutiques à la fois dans le macrophage et dans le zebrafish infecté. Dans le cas des macrophages, nous déterminerons le nombre de bacilles intracellulaires au cours du temps par rapport à l’inoculum de départ, ce qui nous renseignera sur les activités bactériostatique ou bactéricide d’une combinaison de 2 molécules dans un contexte intracellulaire par rapport à des macrophages exposés uniquement aux antibiotiques séparément. Ces tests nous permettront d’établir la combinaison BDQ/antibiotique la plus active dans le macrophage, laquelle sera ensuite testée dans le modèle zebrafish. Pour déterminer l’efficacité thérapeutique de la BDQ en combinaison avec un autre antibiotique, les mycobactéries exprimant un marqueur fluorescent seront micro-injectées dans l’embryon. Ces derniers seront alors exposés à différentes doses d’antibiotiques et le processus infectieux sera suivi au cours du temps et l’activité du traitement antibiotique pourra être visualisée grâce à la microscopie à fluorescence, l’intensité de la fluorescence étant directement proportionnelle à la quantité de bactéries présentes dans le zebrafish. L’activité thérapeutique sera également déterminée par la mesure de l’intensité de fluorescence selon un protocole bien établi dans l’équipe. Les embryons infectés seront exposés à la BDQ seule ou en combinaison avec un second antibiotique pendant 3 jours (ou davantage selon l’efficacité du protocole) avec un renouvellement quotidien des antibiotiques. Outre la charge bactérienne, d’autres indicateurs de l’efficacité thérapeutique seront suivis au cours du temps : le développement des foyers infectieux, la formation des cordes qui reflète la croissance extracellulaire de M. abscessus ainsi que la survie des embryons. Cependant, avant d’entreprendre ce type d’études, nous devrons au préalable nous assurer de l’inocuité de ces traitements antibiotiques qui peuvent dans certains cas altérer le développement embryonnaire. Si les résultats s’avèrent efficaces dans le modèle zebrafish, nous évaluerons l’activité thérapeutique de cette combinaison dans le modèle murin C3HeB/FeJ.

Dans le cadre de la compréhension du mécanisme d’action de la BDQ chez M. abscessus, nous avons montré que les CMI de la BDQ dans des mutants pepQ obtenus dans le variant S et R sont sensiblement comparables à celles de la souche parentale, suggérant que, contrairement à M. tuberculosis, pepQ n’est probablement pas impliqué dans la résistance à la BDQ chez M. abscessus. Toutefois, nous utiliserons ces mutants pepQ pour infecter les embryons de zebrafish et déterminer si l’absence de pepQ influence le processus infectieux, contribuant ainsi à la virulence de M. abscessus chez le zebrafish. A l’heure actuelle, il n’existe aucune donnée concernant le rôle potentiel de pepQ dans la pathogénie mycobactérienne. Nous souhaitons également déterminer le rôle potentiel de me

Résultats obtenus : 
Nos études indiquent soit un effet potentialisateur d’autres molécules en combinaison avec la BDQ contre M. abscessus à la fois in vitro mais aussi dans des modèles cellulaires et animaux, suggérant qu’il soit possible d’améliorer l’efficacité d’un traitement centré sur la BDQ. En parallèle, nous avons identifié une nouvelle entité chimique très active contre large panel de d’isolats cliniques issus de patients atteints de mucoviscidose et avons déjà démontré son mode d’action en inhibant le transport des acides gras à très longues chaines carbonées (les acides mycoliques) à travers la membrane bactérienne, identifié sa cible thérapeutique et démontré son efficacité dans le modèle d’infection chez le zebrafish. Par ailleurs, étant très peu toxique pour les cellules de mammifère, cette nouvelle classe d’inhibiteurs ouvre d’ores et déjà des perspectives particulièrement innovantes dans le cadre d’une démarche thérapeutique contre M. abscessus.