A presença de plasmídeos conjugativos como IncP, IncU e IncFII carreando genes de resistência em Pseudomonas aeruginosa é de grande importância, pois podem ser trocados entre diferentes bactérias gram-negativas, disseminando a resistência aos antibióticos. Conhecer estes genes de resistência bem como os elementos genéticos que os carreiam é importante para entender os fatores que contribuem para a disseminação da resistência, auxiliando no controle da disseminação da resistência aos antibióticos. Ainda hoje não existe esquema para a tipagem de plasmídeos de P. aeruginosa, e são encontrados poucos trabalhos sobre estes plasmídeos. O objetivo deste estudo foi identificar os genes de resistência a antibióticos, o ambiente genético em que estes genes estão inseridos e a clonalidade dos isolados produtores de genes bla. No período do estudo, foram estudados 293 isolados de P. aeruginosa resistentes às cefalosporinas de 3ª e/ou 4ª gerações e/ou aos carbapenêmicos isoladas de pacientes de hospitais de Ribeirão Preto-SP, Belo Horizonte-MG, Franca-SP, Cuiabá-MT, de Barretos-SP e de Rio Branco-AC. Genes de resistência foram pesquisados por PCR. O perfil clonal dos isolados produtores de genes bla foi determinado por PFGE e MLST. A tipagem de plasmídeos foi feita por PFGE-S1 nuclease, hibridações com sondas específicas e tipagem de replicons (PBRT). Foram identificados 12 isolados carreando o gene blaSPM-1, 16 isolados carreando o gene blaCTX-M-2 e 3 isolados carreando o gene blaKPC-2. Em todos os 12 isolados produtores de SPM-1 foram identificadas duas cópias do elemento de inserção ISCR4, sendo uma cópia upstream e uma cópia downstream ao gene blaSPM-1 inseridos no cromossomo bacteriano. Em 13 dos 16 isolados produtores de CTX-M-2 o gene blaCTX-M-2 foi encontrado associado ao elemento de inserção ISCR1 e em 3 ao elemento de inserção ISEcp1 também inseridos no cromossomo bacteriano. Em 2 isolados o gene blaKPC-2 é carreado por um plasmídeo de ~3kb não tipável por PBRT e um em está inserido no cromossomo bacteriano. O ambiente genético do gene blaKPC-2 nos isolados estudados é diferente daqueles encontrados na literatura. Os isolados produtores de genes bla citados apresentaram diversidade clonal, tanto por PFGE quanto MLST demonstrando que vários clones estão envolvidos na disseminação desses genes. Este trabalho identificou e caracterizou 31 isolados produtores de ?-lactamases, o ambiente genético destes genes e a clonalidade de isolados de várias cidades do Brasil e em períodos diferenciados, demonstrando a disseminação desses genes em diferentes hospitais brasileiros. Esses dados auxiliam no conhecimento dos fatores que estão envolvidos na disseminação da resistência aos antibióticos e podem auxiliar as CCIHs dos hospitais a definirem estratégias para controlar a disseminação desses microrganismos prevenindo surtos de bactérias multirresistentes. / The presence of conjugative plasmids as IncP, IncU and Inc FII carrying resistance genes in Pseudomonas aeruginosa is very important because t these plasmids can be shared among different bacteria, spreading antibiotic resistance. Knowledge of these genes as well as genetic elements carrying these genes it is important to understend the factors that contribute to the spread of resistance, helping to control the spread of antibiotic resistance. Today there is no plasmid typing scheme to P. aeruginosa and few papers are found about this subject. The purpose of this study was to investigate resistance genes, genetic environment of these genes and clonal relationship of the isolates carrying these resistance genes. In the period of this study was studied 293 P. aeruginosa resistant to third and fourth generations of cephalosporins and/or carbapenens isolated of patients from hosptital from Ribeirão Preto, Belo Horizonte-MG, Franca-SP, Cuiabá-MT, Barretos-SP and Rio Branco-AC. Resistance genes were investigated by PCR. Twelve isolates were identified carrying blaSPM-1 gene, 16 isolates carrying blaCTX-M-2 gene and 3 isolates carrying blaKPC-2 gene. Clonal profiles of isolates producing resistance genes were investigated by PFGE and MLST. Plasmid typing was performed by PFGE-S1 nuclease, specific hybridizations and PCR replicon typing (PBRT). Two isolates presented a 3kb plasmid non-typeable by PBRT carrying blaKPC-2 gene. In all isolates SPM-1-producers were identified two copies of insertion sequence ISCR4, a copy upstream and a copy downstream to blaSPM-1 gene inserted in chromosomal DNA. In 13 of 16 isolates CTX-M-2-producers the blaCTX-M-2 gene was found associated to insertion sequence ISCR1 and in 3 isolates was associated to insertion sequence ISEcp1 also inserted in chromosomal DNA. Genetic environment of blaKPC-2 gene in the isolates studied it is different from those found in the literature. Isolates producing bla genes are clonally diversified using both PFGE and MLST showing that various clones are responsible to spread these resistance genes. This work identified and characterized 31 P. aeruginosa-?-lactamase-producing, the genetic environment of these genes and the clonal relationship of isolates collected from different periods from different cities of Brazil. These data can help us to understand the factors that are involved in the spread of antibiotics resistance and to help the Hospital Infection Control Committee to define strategies to control the spread of these microorganisms preventing outbreaks of resistant.

A presença de plasmídeos conjugativos como IncP, IncU e IncFII carreando genes de resistência em Pseudomonas aeruginosa é de grande importância, pois podem ser trocados entre diferentes bactérias gram-negativas, disseminando a resistência aos antibióticos. Conhecer estes genes de resistência bem como os elementos genéticos que os carreiam é importante para entender os fatores que contribuem para a disseminação da resistência, auxiliando no controle da disseminação da resistência aos antibióticos. Ainda hoje não existe esquema para a tipagem de plasmídeos de P. aeruginosa, e são encontrados poucos trabalhos sobre estes plasmídeos. O objetivo deste estudo foi identificar os genes de resistência a antibióticos, o ambiente genético em que estes genes estão inseridos e a clonalidade dos isolados produtores de genes bla. No período do estudo, foram estudados 293 isolados de P. aeruginosa resistentes às cefalosporinas de 3ª e/ou 4ª gerações e/ou aos carbapenêmicos isoladas de pacientes de hospitais de Ribeirão Preto-SP, Belo Horizonte-MG, Franca-SP, Cuiabá-MT, de Barretos-SP e de Rio Branco-AC. Genes de resistência foram pesquisados por PCR. O perfil clonal dos isolados produtores de genes bla foi determinado por PFGE e MLST. A tipagem de plasmídeos foi feita por PFGE-S1 nuclease, hibridações com sondas específicas e tipagem de replicons (PBRT). Foram identificados 12 isolados carreando o gene blaSPM-1, 16 isolados carreando o gene blaCTX-M-2 e 3 isolados carreando o gene blaKPC-2. Em todos os 12 isolados produtores de SPM-1 foram identificadas duas cópias do elemento de inserção ISCR4, sendo uma cópia upstream e uma cópia downstream ao gene blaSPM-1 inseridos no cromossomo bacteriano. Em 13 dos 16 isolados produtores de CTX-M-2 o gene blaCTX-M-2 foi encontrado associado ao elemento de inserção ISCR1 e em 3 ao elemento de inserção ISEcp1 também inseridos no cromossomo bacteriano. Em 2 isolados o gene blaKPC-2 é carreado por um plasmídeo de ~3kb não tipável por PBRT e um em está inserido no cromossomo bacteriano. O ambiente genético do gene blaKPC-2 nos isolados estudados é diferente daqueles encontrados na literatura. Os isolados produtores de genes bla citados apresentaram diversidade clonal, tanto por PFGE quanto MLST demonstrando que vários clones estão envolvidos na disseminação desses genes. Este trabalho identificou e caracterizou 31 isolados produtores de ?-lactamases, o ambiente genético destes genes e a clonalidade de isolados de várias cidades do Brasil e em períodos diferenciados, demonstrando a disseminação desses genes em diferentes hospitais brasileiros. Esses dados auxiliam no conhecimento dos fatores que estão envolvidos na disseminação da resistência aos antibióticos e podem auxiliar as CCIHs dos hospitais a definirem estratégias para controlar a disseminação desses microrganismos prevenindo surtos de bactérias multirresistentes. / The presence of conjugative plasmids as IncP, IncU and Inc FII carrying resistance genes in Pseudomonas aeruginosa is very important because t these plasmids can be shared among different bacteria, spreading antibiotic resistance. Knowledge of these genes as well as genetic elements carrying these genes it is important to understend the factors that contribute to the spread of resistance, helping to control the spread of antibiotic resistance. Today there is no plasmid typing scheme to P. aeruginosa and few papers are found about this subject. The purpose of this study was to investigate resistance genes, genetic environment of these genes and clonal relationship of the isolates carrying these resistance genes. In the period of this study was studied 293 P. aeruginosa resistant to third and fourth generations of cephalosporins and/or carbapenens isolated of patients from hosptital from Ribeirão Preto, Belo Horizonte-MG, Franca-SP, Cuiabá-MT, Barretos-SP and Rio Branco-AC. Resistance genes were investigated by PCR. Twelve isolates were identified carrying blaSPM-1 gene, 16 isolates carrying blaCTX-M-2 gene and 3 isolates carrying blaKPC-2 gene. Clonal profiles of isolates producing resistance genes were investigated by PFGE and MLST. Plasmid typing was performed by PFGE-S1 nuclease, specific hybridizations and PCR replicon typing (PBRT). Two isolates presented a 3kb plasmid non-typeable by PBRT carrying blaKPC-2 gene. In all isolates SPM-1-producers were identified two copies of insertion sequence ISCR4, a copy upstream and a copy downstream to blaSPM-1 gene inserted in chromosomal DNA. In 13 of 16 isolates CTX-M-2-producers the blaCTX-M-2 gene was found associated to insertion sequence ISCR1 and in 3 isolates was associated to insertion sequence ISEcp1 also inserted in chromosomal DNA. Genetic environment of blaKPC-2 gene in the isolates studied it is different from those found in the literature. Isolates producing bla genes are clonally diversified using both PFGE and MLST showing that various clones are responsible to spread these resistance genes. This work identified and characterized 31 P. aeruginosa-?-lactamase-producing, the genetic environment of these genes and the clonal relationship of isolates collected from different periods from different cities of Brazil. These data can help us to understand the factors that are involved in the spread of antibiotics resistance and to help the Hospital Infection Control Committee to define strategies to control the spread of these microorganisms preventing outbreaks of resistant.

No description available.

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11077_Dissertação (Jaqueline).pdf: 1705529 bytes, checksum: 66e1c6ab289307aa3361141c2baf7187 (MD5) Previous issue date: 2017-04-12 / Infecções hospitalares causadas por bactérias resistentes a múltiplos antimicrobianos (MDR) são uma ameaça global à saúde pública e resultam no aumento da falha terapêutica e das taxas de mortalidade. Dentro da família Enterobacteriaceae, Klebsiella pneumoniae produtora da carbapenemase KPC é o principal patógeno responsável por essas infecções e é alvo de grande preocupação devido seu alto potencial de disseminação. Para reduzir o atraso na terapia adequada e implementar as medidas de controle é essencial a detecção acurada deste mecanismo de resistência. Entretanto, isso representa um desafio para os laboratórios de microbiologia, pois os pontos de corte clínico recomendados pelos manuais de referência não são capazes de detectar todos os isolados produtores de carbapenemase e nenhum dos testes indicados como confirmatórios possuem 100% de sensibilidade e especificidade. O objetivo do estudo foi verificar a acurácia dos métodos e critérios interpretativos propostos pelos manuais Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) e Brazilian Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (BrCAST) para detecção da produção de carbapenemase em 47 amostras clínicas de K. pneumoniae carreadora do gene blaKPC. A susceptibilidade aos carbapenêmicos e os critérios de seleção das amostras para realização dos métodos confirmatórios empregados (Teste de Hodge Modificado e Teste de sinergismo com inibidores) foram avaliada através dos métodos de difusão a partir do disco (DD) e da determinação da concentração mínima inibitória utilizando os critérios interpretativos de ambos os manuais. Todas as amostras apresentaram fenótipo MDR. Os resultados indicaram que os pontos de corte clínico associados aos pontos de corte de triagem propostos pelo BrCAST mostraram melhor desempenho em selecionar corretamente as amostras de K. pneumoniae carreando o gene blaKPC para os testes confirmatórios. Para garantir maior acurácia é crucial seguir estritamente o preconizado uso dos três carbapenêmicos e, além disso, foi observado que o método de DD seguindo os critérios do manual brasileiro foi o único capaz de selecionar corretamente todas as amostras para os testes confirmatórios. Ambos os testes fenotípicos foram capazes de detectar produção de carbapenemase nas mesmas 40 amostras e em 7 amostras os resultados nesses testes foram negativos apesar da presença do gene blaKPC.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:28:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1139_1.pdf: 1823767 bytes, checksum: 3c97dca6c1335d6168c89fcfde1d6c4c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pseudomonas aeruginosa é um patógeno oportunista frequentemente associado a infecções nosocomiais e resistência a diversos antimicrobianos. O surgimento de mecanismos de resistência aos carbapenêmicos, como a produção das enzimas carbapenemases MBL (metalo-β- lactamase) e KPC (Klebsiella pneumoniae carbapenemase), tem se destacado devido ao amplo espectro de degradação de antibióticos, levando à redução das opções terapêuticas. Este trabalho teve por objetivo caracterizar fenotipicamente e genotipicamente isolados nosocomiais de P. aeruginosa procedentes de cinco hospitais públicos do Recife coletados no período de 2006 a 2010. Características fenotípicas como morfologia da colônia, produção de pigmento, gelatinase e hemolisina, assim como o perfil de susceptibilidade a antimicrobianos foram avaliados pelo crescimento em meios específicos e pelo método de disco difusão padronizado pelo CLSI (2008), respectivamente. Os isolados resistentes aos carbapenêmicos foram submetidos à pesquisa de genes blaKPC, e os resistentes a ceftazidima (CAZ) e/ou imipenem (IPM) foram investigados quanto à produção de MBL utilizando o método de disco aproximação com o ácido 2-mercaptopropiônico (2-MPA), seguido pela pesquisa de genes blaSPM-1, blaIMP, blaVIM dentre os isolados MBL positivos no teste fenotípico. A investigação da relação clonal das amostras de P. aeruginosa foi realizada utilizando o método de sequências consenso intergênicas repetitivas de enterobactérias (ERIC PCR). Durante o período da pesquisa foram obtidos 61 isolados de P. aeruginosa, dos quais 36,96% eram mucoides; 69,81% eram produtores de piocianina; 92,86% eram gelatinase positivos e 71,70% hemolisina positivo. A sensibilidade aos antimicrobianos variou entre 44,26% e 81,97%, para o aztreonam e polimixina B, respectivamente. Observou-se também que 4,92% dos isolados eram panresistentes e 54,09% multirresistentes, dos quais 34,14% eram sensíveis apenas a polimixina B. Dentre os 26 isolados resistentes aos carbapenêmicos, 7,65% foram positivos para o gene blaKPC, enquanto que dentre os 29 isolados resistentes ao IPM e/ou CAZ, 44,83% foram positivos para pesquisa de MBL, e destes, 46,15% foram positivos para o gene blaSPM-1, não havendo detecção dos genes blaIMP e blaVIM. A tipagem molecular dos isolados revelou 21 perfis genéticos distintos. Os isolados KPC positivos pertenciam a um mesmo clone e dos isolados SPM-1 positivos, três apresentaram o mesmo perfil clonal e eram procedentes do mesmo hospital, enquanto os outros três isolados SPM-1 positivos apresentaram perfis clonais distintos. A capacidade de produção de MBL por P. aeruginosa tem sido detectada com elevada prevalência em hospitais da cidade do Recife nos últimos anos, porém a detecção de P. aeruginosa KPC positivas ainda é rara em todo o um mundo, sendo esse o primeiro relato no Brasil

As metalo-β-lactamases (MBL) são capazes de hidrolisar os carbapenêmicos, a classe de antimicrobianos com maior potência para o tratamento de infecções graves e de maior uso clinico. Dentre as MBL, o grupo mais recentemente descrito e que apresentou rápida disseminação em todo o mundo é o da New-Delhi-Metalo- β-lactamases (NDM). Nas enterobactérias, os genes que codificam essas enzimas estão mais frequentemente localizados em plasmídeos. O estudo da estabilidade de plasmídeos que albergam o gene blaNDM-1 é importante para entender a predominância de espécies que carregam esses plasmídeos, desvendar mecanismos moleculares envolvidos na sua persistência e para desenvolver novas drogas que possam diminuir a sua persistência. Estudos recentes sobre estabilidade plasmidial evidenciaram que a maprotilina é capaz de induzir perda plasmidial de até 90% em E. coli K12. Neste trabalho, foi estudado o efeito da maprotilina na indução de cura de plasmídeos, que albergam o gene blaNDM-1, em diferentes espécies da família Enterobacteriaceae. Nove isolados pertencentes a diferentes espécies foram incluídas no estudo. Os plasmídeos foram caracterizados quanto ao seu tamanho por eletroforese e por sequenciamento de DNA no sistema Illumina. A persistência plasmidial foi determinada pelo método de contagem em placa em LB ágar com e sem tratamento com maprotilina em concentrações sub-inibitórias (50mg/L). O experimento foi conduzido por 10 dias, representando aproximadamente 100 gerações. Neste estudo evidenciou-se que o grupo das enterobactérias estão envolvidas na disseminação de plasmídeos com blaNDM-1, sendo que plasmídeos do grupo IncF estão mais relacionados a essa dispersão. A maprotilina teve efeito de cura plasmidial em todos os isolados exceto em E. hormaechei \"subsp. oharae\" e C. freundii. O isolado P. rettgeri apresentou maior taxa de perda plasmidial e a análise comparativa da sequência nucleotídica do plasmídeo indicou que a presença da IS5 pode estar relacionada com a diminuição da persistência plasmidial. Diferenças na persistência plasmidial, quando tratados com maprotilina, entre E. hormaechei \"subsp. steigerwaltii\" e E. hormaechei \"subsp. oharae\" sugerem que E. hormaechei \"subsp. oharae\" pode ser um possível disseminador de plasmídeos albergando blaNDM-1, devido a processos de adaptação co-evolutivos. / Metallo- β-lactamases (MBL) are able to hydrolase carbapenems, an antimicrobial class in clinical use with high potency in the treatment of severe infections. The most recently decribed group of MBL is the New-Delhi-Metallo-β-lactamases (NDM). This group is mostly correlated to the spread of resistance mediated by plasmid in Enterobacteriaceae. Understanding the plasmid persistence pattern is important in order to understand the predominance of a given species related to antimicrobial resistance plasmids spread, to unveil molecular mechanisms involved in the increase of plasmid persistence and to develop new drugs which could decrease its persistence. Recent studies have associated maprotiline to a decrease in 90% of plasmid persistence in E. coli K12. In this work, we evaluated the effect of maprotiline in curing plasmids carrying blaNDM-1 in different species of Enterobacteriaceae. Nine isolates belonging to different species were evaluated. Plasmids were characterized by agarose gel electrophoresis and by DNA sequencing with Illumina platform. The plate counting method was used to determine plasmid persistence, with and without sub-inhibitory (50 mg/L) concentration of maprotiline during 10 days, representing approximately 100 generations. We found that Enterobacteriaceae are involved in the spread of NDM-1 plasmid-mediate resistance and the IncF group is the plasmid incompatibility group more frequently involved in this dissemination. Maprotiline showed a plasmid-curing effect in all isolates, except against plasmids of E. hormaechei \"subsp. oharae\" and C. freundii. The P. rettgeri isolate had the highest plasmid-curing rate. Sequencing analysis revealed an IS5 in the plasmid, which could be associated to a decrease in plasmid persistence. The difference between plasmid persistence pattern of plasmids isolated from E. hormaechei \"subsp. steigerwaltii\" and E. hormaechei \"subsp. oharae\", when treated with maprotiline, suggest that E. hormaechei \"subsp. oharae\", could be associated to the spread of plasmids carrying blaNDM-1 due to co-evolution adaptation.

As metalo-β-lactamases (MBL) são capazes de hidrolisar os carbapenêmicos, a classe de antimicrobianos com maior potência para o tratamento de infecções graves e de maior uso clinico. Dentre as MBL, o grupo mais recentemente descrito e que apresentou rápida disseminação em todo o mundo é o da New-Delhi-Metalo- β-lactamases (NDM). Nas enterobactérias, os genes que codificam essas enzimas estão mais frequentemente localizados em plasmídeos. O estudo da estabilidade de plasmídeos que albergam o gene blaNDM-1 é importante para entender a predominância de espécies que carregam esses plasmídeos, desvendar mecanismos moleculares envolvidos na sua persistência e para desenvolver novas drogas que possam diminuir a sua persistência. Estudos recentes sobre estabilidade plasmidial evidenciaram que a maprotilina é capaz de induzir perda plasmidial de até 90% em E. coli K12. Neste trabalho, foi estudado o efeito da maprotilina na indução de cura de plasmídeos, que albergam o gene blaNDM-1, em diferentes espécies da família Enterobacteriaceae. Nove isolados pertencentes a diferentes espécies foram incluídas no estudo. Os plasmídeos foram caracterizados quanto ao seu tamanho por eletroforese e por sequenciamento de DNA no sistema Illumina. A persistência plasmidial foi determinada pelo método de contagem em placa em LB ágar com e sem tratamento com maprotilina em concentrações sub-inibitórias (50mg/L). O experimento foi conduzido por 10 dias, representando aproximadamente 100 gerações. Neste estudo evidenciou-se que o grupo das enterobactérias estão envolvidas na disseminação de plasmídeos com blaNDM-1, sendo que plasmídeos do grupo IncF estão mais relacionados a essa dispersão. A maprotilina teve efeito de cura plasmidial em todos os isolados exceto em E. hormaechei \"subsp. oharae\" e C. freundii. O isolado P. rettgeri apresentou maior taxa de perda plasmidial e a análise comparativa da sequência nucleotídica do plasmídeo indicou que a presença da IS5 pode estar relacionada com a diminuição da persistência plasmidial. Diferenças na persistência plasmidial, quando tratados com maprotilina, entre E. hormaechei \"subsp. steigerwaltii\" e E. hormaechei \"subsp. oharae\" sugerem que E. hormaechei \"subsp. oharae\" pode ser um possível disseminador de plasmídeos albergando blaNDM-1, devido a processos de adaptação co-evolutivos. / Metallo- β-lactamases (MBL) are able to hydrolase carbapenems, an antimicrobial class in clinical use with high potency in the treatment of severe infections. The most recently decribed group of MBL is the New-Delhi-Metallo-β-lactamases (NDM). This group is mostly correlated to the spread of resistance mediated by plasmid in Enterobacteriaceae. Understanding the plasmid persistence pattern is important in order to understand the predominance of a given species related to antimicrobial resistance plasmids spread, to unveil molecular mechanisms involved in the increase of plasmid persistence and to develop new drugs which could decrease its persistence. Recent studies have associated maprotiline to a decrease in 90% of plasmid persistence in E. coli K12. In this work, we evaluated the effect of maprotiline in curing plasmids carrying blaNDM-1 in different species of Enterobacteriaceae. Nine isolates belonging to different species were evaluated. Plasmids were characterized by agarose gel electrophoresis and by DNA sequencing with Illumina platform. The plate counting method was used to determine plasmid persistence, with and without sub-inhibitory (50 mg/L) concentration of maprotiline during 10 days, representing approximately 100 generations. We found that Enterobacteriaceae are involved in the spread of NDM-1 plasmid-mediate resistance and the IncF group is the plasmid incompatibility group more frequently involved in this dissemination. Maprotiline showed a plasmid-curing effect in all isolates, except against plasmids of E. hormaechei \"subsp. oharae\" and C. freundii. The P. rettgeri isolate had the highest plasmid-curing rate. Sequencing analysis revealed an IS5 in the plasmid, which could be associated to a decrease in plasmid persistence. The difference between plasmid persistence pattern of plasmids isolated from E. hormaechei \"subsp. steigerwaltii\" and E. hormaechei \"subsp. oharae\", when treated with maprotiline, suggest that E. hormaechei \"subsp. oharae\", could be associated to the spread of plasmids carrying blaNDM-1 due to co-evolution adaptation.

L’émergence et la diffusion de la résistance aux antibiotiques au sein des bactéries à Gram négatif (BGN) sont aujourd’hui des enjeux de Santé Publique nationaux et internationaux. La multi-résistance aux antibiotiques concerne non seulement des espèces fréquemment responsables d’infections nosocomiales mais aussi des espèces hautement virulentes comme Yersinia pestis, agent de la peste et du bioterrorisme. Dans ce contexte, la mise au point de nouvelles molécules actives sur d’autres cibles bactériennes est primordiale. La métallo-enzyme LpxC catalyse la première étape irréversible de la biosynthèse du lipide A, constituant majeur de la membrane externe des bactéries à Gram négatif. Des inhibiteurs de LpxC sont ainsi développés depuis une vingtaine d’années mais leur spectre sur les BGN était initialement limité aux entérobactéries et leur activité partielle sur P. aeruginosa. Dans ce travail nous avons participé à l’optimisation de la structure chimique de ces molécules grâce à une approche dynamique des interactions enzymes/inhibiteurs utilisant la résonance magnétique nucléaire (RMN). Cette technique a permis l’élaboration d’un nouvel inhibiteur de LpxC, le LPC-058, caractérisé par une forte affinité pour l’enzyme (Ki = 3,5 ± 0,2 pM). Nous avons évalué in vitro l’activité antibiotique du LPC-058 et de trois autres composés (CHIR-090, LPC-011 et LPC-087) vis-à-vis de 369 souches cliniques responsables d’infections nosocomiales aux profils de résistance variés. Le LPC-058 présentait le plus large spectre d’activité en particulier sur A. baumannii et les valeurs de CMI les plus basses (CMI90 = 0,12 mg/L pour les entérobactéries et 0,5 mg/L pour P. aeruginosa). Il était bactéricide vis-à-vis de souches multi-résistantes et son action était synergique avec les C3G, l’imipénème, l’amikacine et la ciprofloxacine vis-à-vis de souches de K. pneumoniae, P. aeruginosa et A. baumannii productrice de carbapénémases, respectivement KPC-2, VIM-1 et OXA-23. Le LPC-058 présentait néanmoins une forte fixation protéique et, in vivo, son volume de distribution était limité au compartiment sanguin (Vd = 1,1 L/kg). Nous avons évalué son activité in vivo dans un modèle murin de peste bubonique car il s’agit de l’une des infections les plus virulentes pour l’homme. Nous avons obtenu une survie de 87 % après 5 jours de traitement à la posologie de 10 mg/kg q8h par voie veineuse. Le LPC-058 occasionnant des diarrhées chez le rongeur, nous avons évalué un de ses dérivés, le LPC-B, caractérisé par une moindre fixation protéique, un plus grand volume de distribution et l’absence d’effets secondaires chez la souris, même à fortes doses. Nous avons démontré qu’à la posologie de 200 mg/kg par voie veineuse, cet antibiotique était aussi efficace que la doxycycline (traitement de référence de la peste). L’ensemble de ces travaux souligne le rôle potentiel des inhibiteurs de LpxC dans la prise en charge des infections par des bactéries multi-résistantes ou hautement virulentes. / Antimicrobial resistance among Gram-negative bacteria (GNB) has become a national and international public health concern. Resistant strains are involved in nosocomial diseases and in highly virulent infections, such as plague caused by Yersinia pestis, a potential biological terrorism agent. In this context the development of new antimicrobial compounds efficient on new bacterial targets is critical. LpxC metallo-enzyme catalyzes the first commitment step of the lipid A biosynthesis, a major component of the Gram negative cell wall. LpxC inhibitors have been developed for twenty years but their activity was restricted to enterobacteria and weak against Pseudomonas aeruginosa. In this study, we have collaborated in the chemical optimization of the compounds thanks to a dynamic approach of enzyme/inhibitor interactions brought by nuclear magnetic resonance (NMR). This technology enabled the development of LPC-058, a new inhibitor, showing a high potency against LpxC (Ki = 3.5 ± 0.2 pM). We studied the in vitro efficacy of LPC-058 and three other compounds (CHIR-090, LPC-011 and LPC-087) against 369 clinical strains responsible for nosocomial infections with various antibiotic resistance profiles. In this part, LPC-058 displayed the broadest spectrum of efficacy, even on Acinetobacter baumannii with the lowest MIC values (MIC90 = 0.12 mg/L against enterobacteria and 0.5 mg/L against P. aeruginosa). It showed bactericidal activity against multi-resistant strains and synergistic activity in association with third generation cephalosporins, imipenem, amikacin and ciprofloxacin against carbapenemase producing Klebsiella pneumoniae, P. aeruginosa et A. baumannii strains (respectively KPC-2, VIM-1 and OXA-23). However, LPC-058 was constrained by strong protein interactions and a small volume of distribution (Vd = 1.1 L/kg). In vivo efficacy was studied in a murine model of bubonic plague. A 87% survival rate was obtained after five days of 10 mg/kg q8h intravenous administration. As LPC-058 treatment was associated to diarrheas in mice, we evaluated another derivate, LPC-B, characterized by a larger volume of distribution, minor protein fixation and less side effects, even for a high dose posology. We demonstrated a comparable efficacy between 200 mg/kg LPC-B treatment and doxycyclin administration (recommended in plague treatment). This work highlights the potential use of LpxC inhibitors in the management of infections caused by multi-resistant or highly virulent Gram-negative bacteria.

Les carbapénèmes, β-lactamines possédant le spectre d’activité le plus large, sont souvent la dernière option thérapeutique des infections sévères dues à des germes multi-résistants. Les entérobactéries résistantes aux carbapénèmes, bien que rares en France, sont épidémiques voir même endémiques dans de nombreux pays. Cette résistance est principalement due à la production d’enzymes, les carbapénèmases, comme les enzymes de type KPC (Klebsiella pneumoniae Carbapenemase) dont il existe plusieurs variants. Les souches produisant ces enzymes ont rapidement disséminé dans de nombreuses régions du monde. Les objectifs de ce travail étaient de comprendre les mécanismes moléculaires de la multi-résistance aux antibiotiques des souches productrices de KPC et de déterminer lesfacteurs génétiques responsables de leur diffusion. Nous avons montré que le gène blaKPC est associé à un transposon de type Tn3, le transposon Tn4401, dont il existe trois isoformes.Nous avons aussi montré que Tn4401 est un transposon actif, capable de mobiliser le gèneblaKPC, et qui participe également à l’expression de ce gène par apport de séquencespromotrices. Puis, nous avons étudié une collection de souches de Klebsiella pneumoniae et de Pseudomonas aeruginosa exprimant le gène blaKPC. Nous avons ainsi montré que plusieurs clones de K. pneumoniae diffusent actuellement dans différentes régions du monde, avec unclone majoritaire, le clone ST258. Ces clones se caractérisent par des plasmides différents etpar la présence constante de Tn4401. Nous avons montré que plusieurs clones de P.aeruginosa disséminent dans les hôpitaux de Colombie et sont associés à des structuresgénétiques variables encadrant le gène blaKPC. Enfin, nous avons évalué une nouvelle méthode de détection des souches productrices de BLSE et de carbapénèmases, basée sur une puce à ADN. Cet outil s’est révélé rapide, sensible et spécifique pour tous les gènes recherchés. / Carbapenems are β-lactams with the broadest spectrum of activity and are often the last therapeutic option for treating severe infections due to multi-resistant organisms.Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae remain rare in France, but are endemic in someareas. Carbapenem-resistance is mainly due to the production of carbapenemases, such as KPC (Klebsiella pneumoniae Carbapenemase). Several variants of KPC enzymes have beenidentified and KPC-producers are increasingly isolated worldwide. The aim of this study wasto determine the molecular mechanisms involved in multi-resistance of KPC-producers and tocharacterize the genetic elements involved in blaKPC gene mobilization and diffusion. Wehave described a new Tn3-based transposon, Tn4401, and characterized three isoforms. We have demonstrated that Tn4401 is an active transposon, capable of mobilizing blaKPC, and isinvolved in blaKPC gene expression. We have analysed several Klebsiella pneumoniae andPseudomonas aeruginosa isolates harboring the blaKPC-2 gene. We have assessed the spread ofseveral clones of K. pneumoniae isolates, including a major clone, ST258. These clones arecharacterized by different plasmids but an identical genetic structure, Tn4401. We havedemonstrated that several clones of P . aeruginosa are disseminating in Colombia, differingby MLST type, genetic support of blaKPC-2 and Tn4401-like structures. Finally, we have evaluated a new commercial system, based on microarray and dedicated to the identification of ESBL- and carbapenemase-producers. We found this method fast, sensitive and specific.

Les carbapénèmes constituent le traitement de dernier recours des infections associées à des germes multirésistants producteurs de -lactamases à spectre étendu. Les entérobactéries ont cependant développé des mécanismes de résistance à l’encontre de cette classe d’antibiotiques, notamment par la production de carbapénèmases. La carbapénèmase OXA-48 a rapidement disséminé en Europe et dans le pays du pourtour méditerranéen depuis 2010. Les objectifs de ce travail ont englobé, dans une première partie, la caractérisation de trois variants de la carbapénèmase OXA-48, possédant chacun des particularités phénotypiques ou génétiques. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’épidémiologie de la carbapénèmase OXA-48 afin de comprendre ses mécanismes de dissémination puis à la variabilité de son environnement génétique. Le dernier objectif était de déterminer les facteurs génétiques à l’origine de la dissémination de la carbapénèmase OXA-48. Nous avons ainsi montré que les carbapénèmases de type OXA-48 bénéficient de tous les éléments moléculaires pour assurer leur succès : mobilisation par un transposon actif pour certains variants, transfert efficace de plasmides et dissémination clonale de souches. / Carbapenems are often the last therapeutic option for treating infections involving multiresistant ESBL-producing bacteria. Nevertheless, enterobacteria have developped resistance mechanisms toward this class of antibiotics, including carbapenemases production. Carbapenemase OXA-48 has rapidly spread throughout Europe and various countries of Mediterranean area since 2010. The aim of this work was first to characterize three variants of the carbapenemase OXA-48, each possessing phenotypic or genetic characteristics. We focused on the epidemiology of carbapenemase OXA-48 in order to understand the mechanisms of its dissemination and on the variability of its genetic environment. The last objective was to determine the genetic factors responsible for the spread of carbapenemase OXA-48. We have shown that the OXA-48-type carbapenemases possess all the molecular elements to ensure its success: mobilization by an active transposon for some variants, efficient transfer of plasmids and clonal spread of strains.