Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

Pseudomonas aeruginosa (Pa) est un pathogène opportuniste et constitue un facteur de morbidité et de mortalité important chez les patients atteints de fibrose kystique II est responsable d'infections pulmonaires chroniques. Sa capacité à se maintenir chez l'hôte et à causer des infections résulte de l'expression de nombreux facteurs de virulence. Le traitement à l'aide d'antibiotiques fonctionne pour une durée limitée selon la capacité de Pa à développer de la résistance. Il est donc impératif de trouver d'autres alternatives afin de traiter les patients atteints de ce type d'infections chroniques. Les peptides antibactériens sont une des avenues envisagées puisque leurs cibles sont différentes et qu'ils n'engendrent pas de résistance. Par contre, les modes d'action des peptides antibactériens comme la pré-élafine sont encore mal connus. La pré-élafine est une protéine humaine sécrétée notamment par les cellules épithéliales. Elle possède des propriétés inhibitrices contre certaines peptidases à serine ainsi que des propriétés antimicrobiennes contre différentes souches de levures et de bactéries, incluant Pa. Nous avons étudié le mode d'action antibactérien de la pré-élafine contre Pa à l'aide de différentes approches. Nous avons d'abord observé que toutes les souches de Pa ne sont pas affectées de la même manière par la pré-élafine. La souche PA33348 est particulièrement sensible. Nous avons montré que cette hypersensibilité résulte de l'inhibition spécifique par le domaine élafine d'une peptidase sécrétée par cette souche, la peptidase IV, ce qui, affecte la croissance et/ou la viabilité en milieu complexe. Nous avons également montré que la pré-élafine et chacun de ses deux domaines se lie aux membranes. Le domaine N-terminal, ou cementoïne, qui est polycationique se lie plus particulièrement aux membranes chargées négativement. À l'aide de différentes techniques dont le dichroïsme circulaire et la résonance magnétique nucléaire, nous avons montré que ce domaine est peu structuré en solution aqueuse, mais adopte une conformation en hélices a dans un environnement hydrophobe. Cette caractéristique est commune à un grand nombre de peptides antimicrobiens, la plupart ayant la capacité de détruire l'intégrité des membranes microbiennes. Toutefois, et contrairement à ces peptides, les domaines cementoïne, élafine et la pré-élafine ne possèdent qu'une faible activité lytique. Par contre, nos résultats suggèrent que la pré-élafine aurait la capacité de traverser les membranes biologiques sans causer de lyse. Bien que d'autres expériences soient nécessaires pour confirmer cette hypothèse de la translocation au travers des membranes de la pré-élafine, nous avons montré que in vitro le domaine élafine et la pré-élafine, mais non la cementoïne, peuvent se lier à l'ADN. De plus nous avons noté une corrélation entre cette caractéristique et le fait que ces deux peptides permettent de diminuer l'expression de plusieurs facteurs de virulence de Pa. En résumé, nos travaux ont contribué à mieux comprendre les mécanismes d'action de la pré-élafine contre Pa. Cette protéine pourrait devenir une solution dans le traitement des patients atteints de fibrose kystique. Des études à l'aide de modèles animaux seraient le moyen idéal de confirmer notre travail et poursuivre la recherche sur le potentiel thérapeutique de la pré-élafine ou de ses domaines.

L’impact des infections bactériennes couplé à l’émergence des mécanismes de résistance aux antibiotiques suscite un besoin urgent de nouvelles classes d’agents antibactériens. D’ailleurs, la résistance du pathogène opportuniste P. aeruginosa diminue l’efficacité de traitement et met en danger la vie des personnes infectées. Dans le but d’identifier de nouveaux antimicrobiens, nous exploitons la machinerie de division cellulaire bactérienne en tant que cible. Ainsi, les protéines de division cellulaire FtsZ et FtsA de P. aeruginosa ont été utilisées afin d’identifier des inhibiteurs protéiques spécifiques à l’aide de la technique de présentation phagique. Nous avons identifié des peptides détenant une affinité pour les enzymes FtsZ et FtsA puis nous avons caractérisé 3 peptides inhibiteurs de l’activité GTPase de FtsZ. Le peptidomimétisme devrait permettre le développement d’une nouvelle classe d’agents antimicrobiens à partir de ces peptides. / The impact of bacterial infections and emergence of antibiotic resistance led to a serious need to develop new class of antibacterials. The acute resistance of the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa lowers the treatment efficiency of infected cystic fibrosis patients and immuno-compromised individuals. In the perspective of finding new antimicrobial agents, we are using the bacterial cell division machinery of as a new target. Thus, P. aeruginosa cell division proteins FtsZ and FtsA have been used to identify inhibitory peptides with the phage-display technique. We identified FtsZ and FtsA tight binding peptides and we characterized three inhibitory peptides of FtsZ GTPase activity. Peptidomimetism will allow the development of new antimicrobial agents with these leader peptides.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 5 mai 2008). Bibliogr.

Pseudomonas aeruginosa est l’agent pathogène principal causant des infections pulmonaires chroniques chez les patients atteints de fibrose kystique (FK). Le mutant STM_modA dérivé de la souche P. aeruginosa PAO1 a été obtenu par mutagénèse par étiquette-signature et est donc incapable de persister dans le poumon d’un modèle de rat. Le mutant STM_modA présente une mutation par insertion interrompant le cadre de lecture du gène modA, dont le produit fait partie du transporteur ModABC qui permet l’internalisation du molybdate depuis l’espace périplasmique. Le molybdate est la forme environnementale et assimilable du molybdène, essentiel pour l’activité des molybdoenzymes. Il a été démontré par les présents travaux que l’activité du transporteur ModABC est essentielle pour l’infection pulmonaire chronique chez le rat, pour la formation du biofilm, pour la résistance à la prédation par l’amibe Dictyostelium discoideum, pour la dénitrification et la croissance anaérobie subséquente, ainsi que pour l’expression du transcriptome en conditions anaérobies. / Pseudomonas aeruginosa is the main pathogen causing chronic lung infections in cystic fibrosis patients. The genome of the laboratory reference strain PAO1 was sequenced revealing its highly complex virulence regulatory network and a large part of genes of unknown function. A PCR-based signature tagged mutagenesis (STM) allowed the identification of 148 genes essential for chronic lung infection in a rat model. The PAO1-derivated strain STM_modA was obtained using this technique and is thus unable to persist in the rat lug in competition with a pool of strains. This strain carries an insertional mutation interrupting the open reading frame of the modA gene. This gene codes with the co-transcribed modB and modC genes for an ATP-binding cassette transporter (ModABC) responsible for the internalization of molybdate from the periplasmic space. Molybdate is the environmental molybdenum-containing ion, which is essential for the activity of the molybdoenzymes, a group of enzymes involved in a wide range of metabolic functions. The present work demonstrates that the ModABC transporter activity is essential for chronic lung infection in a rat model, for biofilm formation, for resistance to predation by the amoeba Dictyostelium discoideum as well as for denitrification and subsequent anaerobic growth. Whole transcriptome shotgun sequencing demonstrated major changes in the gene transcription levels of STM_modA in comparison with wild-type PAO1 in anaerobic conditions. This work highlights the ModABC transporter as a potential target for the inhibitors development, a new strategy for antimicrobial research.

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste, hautement résistant à une multitude d’antibiotiques qui infecte principalement les patients immunosupprimés. Il représente la cause principale de morbidité et de mortalité chez les patients atteints de fibrose kystique (mucoviscidose). Le but principal de ce projet consistait à identifier et à caractériser des gènes essentiels à l’infection et au maintien de P. aeruginosa dans un modèle animal d’infection pulmonaire chronique. À partir d’une banque de mutants transpositionnels, nous avons identifié 148 mutants de P. aeruginosa déficients à causer l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Suite à des analyses bioinformatiques, le mutant inactivant le gène PA5437 a été sélectionné. L’opéron adjacent code pour les sous unités du pyruvate carboxylase (pycA et pycB) et est régulé par le gène PA5437, d’où l’appellation pycR pour pyruvate carboxylase regulator. Le pycR a été identifié comme étant un régulateur transcriptionnel de type LysR ayant une région typique de liaison à l’ADN. Le codon d’initiation de la transcription des gènes pycR et pycA a été identifié par élongation d’amorce. La capacité de liaison de la protéine PycR à l’ADN a été confirmée à l’aide du gel à retardement. L’implication de PycR dans la virulence bactérienne in vivo a été confirmée par indice de compétition et après 7 jours d’infection le mutant déficient ΔpycR est complètement éliminé du poumon du rat. L’importance de PycR a aussi été confirmée in vitro à l’aide des tests phénotypiques et enzymatiques démontrant la déficience dans la production de la lipase, de l’estérase et du biofilm. Finalement, l’analyse des résultats métaboliques et transcriptomiques a confirmé l’importance de PycR dans la régulation du métabolisme de lipides, de l’activité lipolytique, de la respiration anaérobique, de la formation du biofilm et des gènes régulés par le quorum sensing. Dans un second volet, une étude comparative entre souches prototypes (PAO1 et PA14) de P. aeruginosa et un isolat clinique (LESB58) de la fibrose kystique a été réalisée dans un modèle de l’infection pulmonaire chronique chez le rat. Cette étude a permis d’identifier des différences significatives au niveau de la localisation bactérienne dans les tissus pulmonaires de l’isolat clinique LESB58. D’importantes différences ont également été notées au niveau des facteurs de virulence comme la mobilité et la formation du biofilm. À long terme, les nouvelles connaissances acquises en génomique fonctionnelle devraient permettre d’identifier et de développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant de combattre et mieux comprendre les infections causées par cette bactérie. / The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is highly resistant to most classes of antibiotics and causes a wide variety of infections in compromised hosts. In addition, it represents the major cause of morbidity and mortality in cystic fibrosis (CF) patients. The principal goal of the present research project was to identify and to characterise P. aeruginosa genes essential for causing a chronic lung infection. Using a PCR-based signature-tagged mutagenesis, we identified a P. aeruginosa STM5437 mutant having an insertion into the PA5437 gene; its inactivation causes attenuation of virulence in vivo. The PA5437 gene, now called pycR, regulates the adjacent operon encoding the pyruvate carboxylase subunits (pyruvate carboxylase regulator). PycR has the signature of a putative transcriptional regulator with a predicted helix-turn-helix motif binding to a typical LysR DNA-binding motif identified in the PA5436 (pycA)-PA5437 (pycA) intercistronic region. Transcriptional start sites of pycA and pycR were identified by primer extension and the DNA binding capacity of PycR was confirmed by a DNA mobility gel shift assay. Genome-wide transcriptional profiling indicated that the genes whose control were differentially expressed by PycR implicated genes responsible for lipid metabolism, lipolytic activity, anaerobic respiration, biofilm formation and a number of quorum sensing regulated genes. This study defines PycR as a major regulator in virulence and where mutations in pycR have pleiotropic effects on the expression of multiple virulence factors such as lipase, esterase and biofilm formation. The expressions of several of these genes are associated with chronic lung persistence. In the second part of the study, P. aeruginosa prototype strains PAO1 and PA14 were compared with the CF isolate LESB58 in the rat model of chronic lung infection. This comparative study identified major differences for LESB58; in vivo in bacterial localisation in the rat lung and in vitro for motility and biofilm production. Functional genomics of P. aeruginosa will provide new insights for the development of novel therapeutic targets. Genomic biodiversity may explain the variation in severity of the P. aeruginosa infections in CF disease.