published_or_final_version / Pathology / Doctoral / Doctor of Philosophy

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Certains composants nutritionnels sont capables de moduler la réaction inflammatoire et la réponse immune. Ils pourraient être très utiles dans l’augmentation de la résistance de l’hôte aux maladies infectieuses, en particulier dans l’infection pulmonaire à P. aeruginosa qui est caractérisée par une réponse inflammatoire excessive et dont la sévérité est associée à une réponse immunitaire de type Th2. Le premier objectif de ce travail a été de tester l’effet anti-inflammatoire d’un régime enrichi acides gras polyinsaturés n-3 (EPA/DHA) au cours d’une infection pulmonaire aigue à P. aeruginosa sur des souris déficientes pour le gène cftr. Des résultats antérieurs suggérant que les souris femelles sont plus sensibles à l’infection que les souris mâles, les bénéfices de cette alimentation ont été analysés selon le sexe des souris. Le second objectif a été d’étudier l’effet des oligosaccharides acides dérivés de la pectine de Citrus (pAOS) au cours d’une infection pulmonaire chronique à P. aeruginosa. L’hypothèse testée était que les pAOS en favorisant le balancement de la réponse Th2 vers une réponse Th1 pourrait améliorer le pronostic de l’infection. Leur effet immunomodulateur a été évalué chez deux fonds génétiques murins différents : des souris BALB/c et C57BL/6 connues pour développer respectivement une réponse immune de type Th2 et Th1. Ces 3 études sont basées sur l’administration endo-trachéale d’une suspension de P. aeruginosa pour l’infection aigue ou de P. aeruginosa inclus dans des billes d’agar pour une infection chronique chez des souris nourries pendant 6 semaines (souris cftr-/-) et 5 semaines (BALB/c et C57BL/6) par une diète contrôle ou d’une diète spécifique. Les paramètres cliniques mesurés sont la survie et la clairance bactérienne pulmonaire, et les paramètres biologiques sont pour la réponse inflammatoire le dénombrement des polynucléaires, des macrophages et le dosage de cytokines pro- et anti-inflammatoires et pour la réponse immune le dosage des cytokines Th1 et Th2, l’expression de marqueurs de différentiation des lymphocytes Th1, Th2 et de polarisation des macrophages M1 et M2. Les souris BALB/c et C57BL/6 survivantes à une première infection ont été réinfectées et leur charge bactérienne pulmonaire a été mesurée. / Some nutritional components are able to modulate the inflammatory response and the immune response. They could be very useful in increasing the host resistance to infectious diseases, particularly in the P. aeruginosa pulmonary infection which is characterized by an excessive inflammatory response and the severity of which is associated with a Th2 type immune response. The first objective of this study was to test the anti-inflammatory effect of a diet enriched in n-3 polyunsaturated fatty acids (EPA/DHA) during an acute pulmonary infection with P. aeruginosa in mice deficient for the cftr gene. Because previous results suggested that female mice are more susceptible to infection than male mice, the benefits of this diet were analyzed according to the mice gender. The second objective was to study the effect of acidic oligosaccharides derived from citrus pectin (pAOS) during a chronic lung infection with P. aeruginosa. The hypothesis was that pAOS by promoting the balancing of the Th2 response towards a Th1 response could improve the prognosis of the infection. Their immunomodulatory effect was evaluated in two different murine genetic backgrounds: BALB/c and C57BL/6, known to develop respectively a Th2 and a Th1 immune response. These three studies are based on the endotracheal administration of a suspension of P. aeruginosa for the acute infection or P. aeruginosa embedded in agar beads for the chronic infection in mice fed a control diet or a specific diet for 6 weeks (cftr-/- mice) or 5 weeks (BALB/c and C57BL/6). The clinical parameters measured were survival and pulmonary bacterial clearance. Biological parameters for the inflammatory response were the polymorphonuclear cells and macrophages counting and pro- and anti-inflammatory cytokines assay in the bronchoalveolar lavage, and for the immune response the Th1 and Th2 cytokines assay, the expression of differentiation markers of Th1 and Th2 cells and M1 and M2 macrophages. BALB/c and C57BL/6 surviving at the first infection were reinfected and the pulmonary bacterial load was measured.

Publicación a texto completo no autorizado por el autor. / Los ramnolípidos son biosurfactantes producidos por una gran cantidad de microorganismos, estos presentan gran diversidad de aplicaciones, siendo una de sus más importantes aplicaciones es en procesos de biorremediación en áreas contaminadas con hidrocarburos y metales pesados. El presente estudio está enfocado en investigar algunos de los parámetros fermentativos críticos para la producción de ramnolípidos por Pseudomonas aeruginosa 6k-11 usando dos fuentes de nitrógeno orgánica e inorgánica y dos diseños experimentales. El proceso para la producción de ramnolípidos fue optimizado usando un diseño central compuesto y Box Behnken como diseños experimentales y metodología de superficie de respuesta. Los factores tomados en cuenta para su estudio fueron el pH, temperatura, velocidad de agitación y porcentaje de inóculo. La máxima producción para la fuente de nitrógeno orgánica (triptona y urea) fue 23,2 g/L de ramnolípidos después de 168 horas de fermentación con las variables: 170 rpm de velocidad de agitación, 31,9°C de temperatura, 6,8 de pH, 6,8 (v/v) % de inóculo. La máxima producción teniendo como fuente de nitrógeno inorgánico (nitrato de sodio) fue 25,7 g/L de ramnolípidos luego de 168 horas de fermentación con las variables de fermentación: 185,8 rpm de velocidad de agitación, 31,3 °C de temperatura, 6,8 de pH, 7,3% de inóculo. Experimentalmente se confirmó 24,01 ±1,5 g/L y 28,01 ± 2,5 g/L de ramnolípidos para el medio I y II respectivamente. Los resultados de la presente investigación sugieren que la aplicación de la modelización matemática es muy eficaz para determinar las condiciones óptimas de reacción y mejorar el rendimiento de bioprocesos microbianos. / Tesis

Thesis (M.S.)--Montana State University--Bozeman, 2006. / Typescript. Chairperson, Graduate Committee: Thomas S. Livinghouse. Includes bibliographical references (leaves 76-82).

La mucoviscidose reste une maladie génétique grave sans traitement curatif. L’amélioration de la prise en charge de la maladie s’est accompagnée d’une augmentation importante de l’espérance de vie qui était de moins de un an dans les années 1950 et dépasse en moyenne 40 ans pour les enfants nés aujourd’hui. La mucoviscidose se caractérise au niveau pulmonaire par un mucus anormalement épais qui est difficilement évacué. Le mucus s’accumule alors dans les voies respiratoires et les bactéries y persistent et s’y multiplient. 80 à 95% des patients décèdent des suites de l’insuffisance respiratoire causée par les infections chroniques bactériennes concomitantes aux inflammations des voies aériennes. Les patients souffrent particulièrement d’infections à P. aeruginosa qui est la bactérie la plus fréquemment rencontrée dans la mucoviscidose. Lors des premières infections à P. aeruginosa les bactéries sont de phénotype non mucoïde et sont relativement sensibles aux antibiotiques. Les bactéries finissent par s’adapter dans les voies aériennes des patients atteints de mucoviscidose et forment des biofilms multiresistants aux antibiotiques. Les patients sont alors colonisés par P. aeruginosa de façon permanente. Les infections chroniques à P. aeruginosa sont responsables du déclin de la fonction respiratoire, d’exacerbations pulmonaires nécessitant une hospitalisation et de la mortalité des patients atteints de mucoviscidose. Il est donc urgent d’améliorer les traitements symptomatiques existants dans le but d’augmenter la qualité et l’espérance de vie des patients en attendant de nouveaux traitements curatifs visant à corriger l’anomalie génétique. Ce travail s’est donc orienté vers l’étude de l’efficacité in vitro de différentes combinaisons d’antibiotiques vis-à-vis des biofilms bactériens. Parmi l’ensemble des associations d’antibiotiques testées une synergie d’activité a été observée entre la tobramycine et la clarithromycine sur des biofilms âgés de 24 heures mais aussi de 12 jours. Notamment parmi les 26 souches testées une synergie d’action est observée chez 11 souches après une coadministration pendant 28 jours de tobramycine et clarithromycine en doses répétées sur un biofilm « mûr » âgé de 12 jours. Parmi ces 11 souches, 7 biofilms sont entièrement détruits à la fin du traitement. Sur l’ensemble des souches étudiées le traitement avec l’association est soit supérieur ou équivalent à celui de la tobramycine seule et a permis d’obtenir une action dans 53.8% des cas pour la combinaison versus 30.8% pour la tobramycine. Cependant aucune corrélation n’est trouvée entre le profil génétique, le phénotype mucoïde ou non des souches et la présence de synergie d’action ou la destruction entière du biofilm. Cette dernière étude s’inspire du traitement actuel de référence TOBI® qui s’administre par cycle de 28 jours, 2 fois par jour. Les différents travaux de cette thèse ont permis tout d’abord de développer un modèle in vitro proche des conditions rencontrées in vivo chez les patients atteints de mucoviscidose. Ce modèle pourra également être utilisé pour une série d’autres études et mises au point de nouveaux médicaments sous forme de molécule isolée ou en combinaison. Ce travail a également permis d’envisager le développement d’un nouveau médicament dans le traitement d’infections chroniques à P. aeruginosa chez les patients atteints de mucoviscidose. Cependant des études futures in vivo sur souris mais aussi toxicologiques et cliniques seront indispensables pour confirmer le profil d’efficacité et de sécurité de cette association.

Pseudomonas aeruginosa, es uno de los más importantes patógenos humanos oportunistas, que puede colonizar no solo superficies abióticas, sino también superficies bióticas. Una vez colonizadas estas superficies, dicha bacteria produce exopolisacárido originando la formación de biopelículas, en consecuencia, estas bacterias son mil veces más resistentes, no sólo a antibióticos, sino también a biocidas y desinfectantes, constituyendo un problema de salud pública. Para este trabajo de investigación se recolectaron 62 cepas aisladas de líquidos biológicos y secreciones de pacientes procedentes del Hospital Nacional Edgardo Rebagliati Martins durante el periodo de Enero a Setiembre del 2006, identificándose el 100% de ellas como cepas de Pseudomonas aeruginosa. Sólo se escogió el 81% de las cepas formadoras de biopelículas para investigar la influencia del mucolítico NAC sobre las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa, ya que éstas presentaron mayor producción durante la cuantificación realizada por el Método de O’Toole and Kolter. / Pseudomonas aeruginosa, is one of the most important human pathogens opportunistic, that can colonizes not only abiotics surfaces, also biotics surfaces. Once colonized these surfaces produce extracellular polysaccharides originating the biofilms formation, in consequence, these bacterias are thousand times more resistant to antibiotics, biocides and desinfectants, constituting a problem of public health. For this study, were collected 62 strains isolated from biological fluids and secretions of patients from the Edgardo Rebagliati Martins National Hospital during the period from January to September 2006, indentifying 100% of them like Pseudomonas aeruginosa strains. The determination of biofilm production we preferred to use Congo Red Agar Method (ARC), for its sensibility and reproducibility which showed that 42% were biofilm producers, whereas 48% were biofilm non developed. Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (non producer) were used as negative control. Only the 81% of them was chosen to investigate the influence of mucolitic N-acetylcysteine (NAC) on Pseudomonas aeruginosa biofilms, by the biggest biofim production during the quantification by O’Toole and Kolter Method.

Del mes de enero al mes de octubre del año 2008 en el Servicio de Microbiología del Hospital Nacional Guillermo Almenara Irigoyn – ESSALUD, se colectaron 186 cepas de Pseudomonas aeruginosa resistentes al Imipenem (IMP) y al Meropenem (MEM) o con resistencia Intermedia a los dos antibióticos o a uno de ellos. Utilizando el Método Fenotípico de Doble Difusión en Disco con Monodiscos de EDTA; se llegó a detectar 13 cepas de P. aeruginosa positivas para MBLs, correspondiente al 6.99 % de las cepas testadas; de las cuales, el 53.84 % de la sinergia (efecto de la metaloenzima) se manifestó en el disco de Meropenem, el 30.75 % se manifestó en ambos discos (Imipenem y Meropenem) y solo el 15.38 % se manifestó en el disco de Imipenem. El 100 % de cepas de P. aeruginosa en las que se detectó las metaloenzimas provinieron de pacientes hospitalizados, de estos aislados el 69.76 % correspondieron al sexo masculino; el 61. 53 % de casos corresponden a pacientes cuyas edades están entre 70 a 90 años, y sólo el 14.14% de casos fueron en menores de 1 año y jóvenes. Las muestras biológicas en las que aisló a P. aeruginosa productora de MBLs fueron: orina, aspirado bronquial, BAL, herida no operatoria, secreción otica, líquido de diálisis peritoneal y sangre; fue orina en la que se aisló el mayor número de casos: 46. 15 %; en el Servicio de Medicina‐1, se detecto más casos 30.76 %, seguido de Cardiología y UCI con 23.07 %. Se detectó la enzima MBLs en cepas peruanas de Pseudomonas aeruginosa y se estableció la incidencia en 6.99 %, la cual es inferior a las reportadas por otros países, por lo cual se debe hacer estudios multicentricos para establecer la incidencia real. / In the study, 186 samples of Pseudomonas aeruginosa strains resistant to the Imipenem (IMP) and the Meropenem (MEM) or with Intermediate resistance to both antibiotic and one of them were collected in the Service of Microbiology of the Guillemo Almenara Irigoyen National Hospital ‐ ESSALUD from the month of January to the month of October of the year 2008. Using the Phenotypical Method of Double Disc Diffusion with Monodiscs of EDTA; 13 positive strains of Pseudomonas aeruginosas for MBLS were detected (6.99 % of the sampled strains): of them, the 53.85% of the synergy (effect of metal‐enzyme) was present in the disc of Meropenem, the 30.75% was present in both discs (Imipenem and Meropenem) and only the 15.38% was present in the disc of Imipenem. The 100% of the P. aeruginosa strains in which metal‐enzyme was detected belonged to hospitalized patients and the 69.76% of them belonged to masculine sex. The 61.54 % of cases correspond to patients whose ages are between 70 to 90 years, and only the 15.38% of the cases were in minors of 1 year and young people. The biological samples, in which the producing P. aeruginosa of MBLs was isolated, were: urine, inhaled bronchial, BAL, non operating wound, ear secretion, liquid of dialysis peritoneal and blood; but it was in the urine in that the greater number of cases was isolated the 46. 15 %. In the Service of Medicine‐1 were detected mayor number of cases (23.07%) followed for Cardiology and UCI (23.07%). The MBLs enzyme was detected in Pseudomonas aeruginosa peruvian strains. The incident was of 6.99% that is lower tanning the incident reported in other countries. For which Multicentral studies must be done for establish the real incident.

Thesis (Ph. D.)--State University of New York at Binghamton, Department of Biological Sciences, 2009. / Includes bibliographical references.