Biofilms et rhumatismes inflammatoires chroniques Berthelot, Jean-Marie; Darrieutort-Laffite, Christelle; Le Goff, Benoît ...
Revue du rhumatisme (Ed. française : 1993),
12/2020, Letnik:
87, Številka:
6
Journal Article
Recenzirano
•Les biofilms sont un mode de persistance, notamment à la surface des muqueuses, de 99,99 % des bactéries et levures, dans un état métaboliquement peu actif.•La gangue de protection du biofilm et/ou ...l’état dormant des bactéries/levures peuvent induire des faux négatifs de certaines PCR.•Les articulations sont un des sites où des biofilms de bactéries d’origine muqueuse peuvent se (re)former préférentiellement, du fait de la présence facilitante du liquide synovial.•Certains biofilms peuvent induire un état de phagocytose frustrée des macrophages, source d’inflammation chronique, et/ou de NETose inefficace des polynucléaires, avec libération d’antigènes citrullinés.
Les biofilms sont un mode de persistance, notamment à la surface des muqueuses, de 99,99 % des bactéries et levures, dans un état métaboliquement peu actif. Elles y partagent au mieux les substrats, mais s’y contrôlent les unes les autres, via la sécrétion de peptides anti-microbiens. Elles y mutualisent aussi leur défense contre les menaces extérieures par la synthèse d’un abri commun, traversé de fins canaux, fait d’un mélange de glycoprotéines (variables selon les espèces de bactéries/levures), d’ADN extracellulaires bactériens ou fongiques, et de molécules d’attachement, dont des molécules amyloïdes. Cette gangue et/ou l’état dormant induit de certaines de ces bactéries/levures peut induire des faux négatifs des méthodes de détection usuelle des agents infectieux, y compris PCR. Des bactéries peuvent aussi persister sous forme de biofilms intracellulaires au sein des macrophages et utiliser ces chevaux de Troie pour migrer des muqueuses aux articulations, dans lesquelles des biofilms extracellulaires peuvent se reformer grâce à la présence facilitante du liquide synovial. Certains biofilms peuvent induire un état de phagocytose frustrée des macrophages, source d’inflammation chronique, et/ou provoquer des phénomènes de NETose inefficace des polynucléaires. S’en suit une libération d’ADN humain et de molécules citrullinées associées à des molécules amyloïdes bactériennes, pouvant aboutir à une auto-immunisation à l’encontre de ces antigènes, cibles des auto-anticorps des rhumatismes inflammatoires. Les sels d’or, qui pouvaient induire des rémissions très durables des polyarthrites rhumatoïdes, sont ex vivo plus efficaces sur les biofilms que les antibiotiques. Des biofilms pourraient donc participer à l’initiation et/ou aux poussées des rhumatismes inflammatoires chroniques.
Physiopathologie des infections ostéoarticulaires Jamard, Simon; Ferry, Tristan; Valour, Florent
Revue du rhumatisme monographies,
February 2022, 2022-02-00, Letnik:
89, Številka:
1
Journal Article
Recenzirano
Les infections ostéoarticulaires sont des infections polymorphes par la variété de sites infectés, la présence de matériel et la chronicité de l’infection. Leur physiopathologie implique des ...interactions complexes entre agent infectieux, tissu ostéoarticulaire et système immunitaire. Elle met en jeux des facteurs de virulence à la phase aiguë d’invasion et de destruction tissulaire, et des mécanismes de persistance bactérienne menant à la chronicité et aux rechutes. L’infection peut résulter de trois voies : l’inoculation directe au cours d’une procédure invasive ou d’un traumatisme ouvert, l’extension d’un foyer adjacent par contiguïté, ou hématogène au cours d’une bactériémie. S’ensuit l’adhésion au tissu osseux et le développement du foyer infectieux induisant une réponse inflammatoire responsable d’un déséquilibre de l’homéostasie osseuse menant à une stimulation de l’ostéolyse. À l’inverse, les mécanismes de persistance bactérienne permettent un échappement au système immunitaire et à l’action de la plupart des antibiotiques, et incluent : (i) la formation de biofilm, communauté bactérienne adhérée à une surface organisée dans une matrice extracellulaire autoproduite favorisant l’adhésion et permettant de réguler la survie bactérienne face aux différentes agressions, (ii) l’internalisation et la persistance bactérienne au sein des cellules osseuses permettant la formation de réservoirs bactériens intracellulaires, et (iii) l’évolution vers le morphotype de small colony variant caractérisé par un métabolisme ralenti et une sensibilité moindre aux antibiotiques.
Bone and joint infections gather heterogeneous clinical situation according to the infected site, the presence of orthopedic device and the infection chronicity. Their pathophysiology implicates complex interactions between the infectious agent, host immune system and osteoarticular tissue. It involves virulence factors at the initial phase of tissue invasion and destruction, and persistence mechanisms leading to chronicity and relapse. Infection can arise from three different pathways: direct inoculation during and invasive procedure or an open trauma, extension of a contiguous infection, or hematogenous spread during a bacteremia. Then, bacteria adhesion and the initial development of infection induces an inflammatory response that unbalances bone homeostasis resulting in bone lysis. Conversely, persistence mechanisms allow bacterial escape from the host immune system and the action of most antimicrobials. They include: (i) biofilm formation, a bacterial community adherent to the osteoarticular tissue and/or orthopedic device and organized in a self-produced matrix, that regulates bacterial survival in hostile growth conditions; (ii) bacterial internalization and persistence within bone cells constituting intracellular reservoirs; and (iii) phenotype switching to small colony variants characterized by a reduced metabolism and a tolerance to antimicrobials.
La bactérie Burkholderia cenocepacia est un pathogène opportuniste appartenant au complexe Burkholderia cepacia (BCC). Le BCC est constitué d’un ensemble d’espèces apparentées, incluant plusieurs ...pathogènes pouvant coloniser les poumons des individus atteints de la fibrose kystique, que l'on retrouve dans les sols et qui possèdent une résistance intrinsèque envers plusieurs antibiotiques. Les rhamnolipides sont des métabolites extracellulaires amphiphiles (biosurfactant) produits pas des bactéries telles que Pseudomonas aeruginosa et Burkholderia glumae (pas un BCC), agissant comme agents mouillants qui abaisse la tension de surface et favorisent la motilité sociale de type swarming. Tout comme les bactéries connues pour produire des rhamnolipides, B. cenocepacia possède des homologues des gènes rhlA/rhlB/rhlC. Un mutant du gène rhlA de B. cenocepacia présente un défaut dans sa motilité de type swarming, suggérant fortement la capacité de produire un biosurfactant chez cette souche; cependant, malgré l’homologie des gènes, ceux-ci ne sont pas des rhamnolipides. Le laboratoire Déziel a déjà observé un phénomène correspondant puisque la bactérie Pantoea ananatis produit des glucolipides plutôt que des rhamnolipides, malgré la présence de gènes homologues. La nature de ce nouveau biosurfactant reste élusive. Afin d’identifier des conditions de culture favorisant sa production, une souche de B. cenocepacia avec le promoteur de l’opéron de synthèse rhl relié à un opéron lux a été créée, ce qui a permis d’optimiser les conditions d’expression et éventuellement de production. Grâce à cette optimisation, un milieu minimal a été développé qui révèle un défaut important de formation de biofilm chez le mutant rhlA- de B. cenocepacia, ainsi que des différences chromatographiques d’un extrait organique, en voie vers l’identification de ce nouveau biosurfactant.
“Lock therapy”: da utopia a realtà Mandolfo, S.
Giornale di clinica nefrologica e dialisi,
01/2018, Letnik:
24, Številka:
2
Journal Article
Recenzirano
Odprti dostop
Negli ultimi anni la presenza di cateteri venosi centrali permanenti (CVCp), quale accesso vascolare per l'emodialisi, rappresenta un'evenienza sempre più comune. Il problema principale del CVCp è ...rappresentato dal biofilm che a sua volta determina un aumento di rischio d'infezione e di trombosi. Recentemente è stata posta particolare attenzione alla soluzione di chiusura “lock” del CVCp. L'eparina andrebbe abbandonata poiché induce più rapidamente lo sviluppo di biofilm ed espone il paziente a rischio di sanguinamento dovuto all'overspil-ling. La soluzione citrato (3.8%) determina attualmente il migliore rapporto rischio/beneficio sul funzionamento del CVC, ma non offre vantaggi sulla riduzione delle infezioni. Le soluzioni con citrato ipertonico (46.7%) e con antibiotico (AML) andrebbero riservate solo su pazienti con elevata incidenza di episodi d'infezione e nei quali non è possibile una sostituzione del CVCp. Le AML andrebbero usate per periodi brevi per il rischio di sviluppo di resistenze. Per l'etanolo è necessario attendere l'esito di importanti trial. Nella corretta gestione del CVC, qualunque “lock” sia utilizzato, va sempre ricordato il continuo addestramento del personale e l'applicazione delle misure igieniche universali.
Il lock dei CVC rappresenta una tematica estremamente attuale, in particolare nel campo degli accessi vascolari per dialisi. Le recenti conoscenze sul biofilm hanno spostato l'interesse dalla ...proprietà del lock di garantire la pervietà del CVC a quella di prevenire le infezioni. Tuttavia non abbiamo ancora a disposizione un lock ideale dotato di proprietà antitrombotiche e protettive nei confronti delle infezioni. L'eparina rappresenta il lock tradizionalmente più utilizzato anche se nel corso del tempo ha mostrato alcuni aspetti sfavorevoli e stimolato la ricerca di soluzioni alternative. Tra queste l'uso dei chelanti, in particolare del citrato di sodio a bassa concentrazione (3.8–4%) è quella che riscuote attualmente il maggiore consenso per la sicurezza di impiego e i costi ridotti. Citrato ad alta concentrazione (46.7%), taurolidina ed etanolo rappresentano invece lock avanzati, ciascuno con peculiari caratteristiche e prospettive di futuro impiego. In ogni caso l'aderenza alle misure di prevenzione generali nei confronti delle infezioni e la corretta gestione del CVC costituiscono la condizione imprescindibile per l'attività quotidiana indipendentemente dalla scelta del lock.
La connaissance et la maîtrise de la présence d’un biofilm représentent aujourd’hui un challenge important. Dans le contexte d’étude des capacités de développement des biofilms, BioFilm Control fait ...figure de pionnier grâce à leur test nommé Biofilm Ring Test. Basé sur une sollicitation du biofilm via l’attraction, par un aimant, de microbilles magnétiques au centre du puits, le test évalue la présence de biofilm par l’absence de regroupement des billes au centre du puits à un instant donné. L’enjeu de ce travail est de décliner le BioFilm Ring Test® en un examen dynamique, non destructif et à l’échelle microscopique. Dans le biofilm, la matrice polymérique assure la cohésion entre cellules et confère une protection aux bactéries qui vivent au sein du biofilm. Les propriétés mécaniques de la matrice sont donc un indicateur de l’état local du biofilm. La recherche de ces paramètres permet de pouvoir prédire et contrôler la formation, l’accumulation et la dissémination de bactéries propageant les infections et/ou l’encrassement. Néanmoins, la détermination des propriétés mécaniques des biofilms nécessite des précautions et l’usage d’un vocabulaire homogénéisé et de méthodes unifiées au sein de la communauté. Pour cela, une première partie de ce travail de thèse consiste en la proposition d’un guide de bonnes pratiques quant à la caractérisation mécanique du matériau biofilm. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, une méthodologie pour le suivi de particules micrométriques au sein d’un matériau vivant est développée. Le recours à des techniques d’imagerie telle que la corrélation d’images numériques permet de remonter à la cinématique du mouvement de chacune des microbilles, qui servent de marqueurs au sein des images traitées, par une mesure sans contact. Cette méthode est ensuite appliquée à l’étude de la formation de biofilm. L’originalité de ce travail repose sur la caractérisation de l’évolution de la typologie du mouvement des microbilles métalliques lors de la formation des biofilms. Il s’agit là de discriminer des comportements de billes révélateurs de la genèse d’un biofilm. En tirant parti de l’observation du mouvement de microbilles inertes introduites dans le milieu bactérien, on détecte des changements de typologies de trajectoires qui semblent être reliés à l’activité de bactéries sessiles, adhésion ou formation de matériel extracellulaire. Les résultats montrent que les diverses étapes de la formation de biofilms sont caractérisées, ce qui permet notamment de discriminer la présence ou non d’antibiotiques mélangés avec les bactéries et d’apprécier leur efficacité. Dans une dernière partie, des recherches encore en phase de développement sont exposées. Elles s’intéressent au comportement du biofilm sous sollicitation volumique. Il s’agit dans ce cas d’observer le biofilm en champ lointain et de suivre le déplacement ou la déformation d’un marquage constitué d’un agglomérat de microbilles, plongées dans un champ magnétique. Ces premiers travaux pourront servir d’ébauche à des travaux futurs dans le but de caractériser quantitativement le matériau biofilm.
The control of biofilm formation constitutes an important challenge in many industrial and biomedical applications. In this context, BioFilm Control is a pioneer thanks to its test named BioFilm Ring Test. Based on the immobilisation of magnetic microbeads by adherent cells, the assay allows to detect the presence of biofilm at a given time. The aim of this phD project is to translate the BioFilm Ring Test® into a dynamic, non-destructive and microscopic examination of the biofilm state. Whithin the biofilm, the matrix provides a strong cohesion between cells and therefore increases their resistance against chemical or mechanical stress in comparison to their planktonic counterparts. The mechanical properties of the matrix are therefore an indicator of the local state of the biofilm. The search for these parameters makes it possible to predict and control the formation, accumulation and spread of bacteria that propagate infections and/or biofouling. Nevertheless, the determination of the mechanical properties of biofilms requires precautions and the use of an homogenized vocabulary and methods that are unified within the community. To this end, a first part of this thesis work consists in proposing a guide of good practices for the mechanical characterization of biofilm material. In the second part of this work, a methodology for tracking of micrometric particles within a living material is developed. The use of full field measurement method such as digital image correlation makes it possible to trace the kinematics of the motion of each particle, which is a probe of the local environment. This method is then applied to the study of the biofilm formation, by non-contact measurement. The originality of this work is based on the characterization of the change in the microbeads movement during the biofilm formation steps. The aim is to discriminate bead behaviours that reveal the genesis of a biofilm. By taking advantage of the observation of the movement of inert microbeads embedded into the bacterial environment, we detect changes of type of trajectories which seem to be correlated to the activity of sessiles bacteria, adhesion or formation of extracellular material. The results show that the various stages of the biofilm formation are characterized by a non-destructive test. Especially, It allows to appreciate the efficiency of an antibiotic. In the last part, research still in a development phase is presented. It concerns the behaviour of biofilm under mechanical solicitation. This involves observing the biofilm in the far field and following the displacement or deformation of a pattern consisting of an agglomerate of microbeads immersed in a magnetic field. This initial work can be used as a draft for future work to quantitatively characterize the biofilm material.
La présence d’un biofilm dans le cathéter de dialyse péritonéale où les bactéries sont encapsulées, inaccessibles au traitement antibiotique, et relarguées régulièrement, à bas bruit, dans le ...dialysat, explique le mieux le caractère récidivant d’une péritonite infectieuse à l’arrêt de l’antibiothérapie, chez des patients en dialyse péritonéale. Nous rapportons ici quatre cas cliniques où l’injection d’urokinase dans le cathéter de dialyse péritonéale, en complément du traitement antibiotique, a permis d’éradiquer une péritonite récidivante à Staphylocoque epidermidis dans deux cas, à Acinetobacter johnsonii dans un cas et à Staphylocoque haemolyticus dans un cas. Ce traitement adjuvant, dénué d’effets secondaires, a permis la guérison de l’épisode infectieux, d’éviter l’ablation du cathéter de dialyse péritonéale et le transfert en hémodialyse, chez ces patients en dialyse péritonéale présentant une péritonite récidivante.
The presence of a biofilm within the peritoneal dialysis catheter where bacteria are encapsulated, protected from the action of antibiotics and insidiously liberated within the dialysate, best explains the relapse of the infectious peritonitis, when antibiotics are withdrawn. We here report a serie of four clinical cases in whom the administration of urokinase within the peritoneal catheter in addition to the current antibiotherapy, has cured relapsing peritonitis due to Staphylococcus epidermidis in two cases, Acinetobacterjohnsonii in one case and Staphylococcus haemolyticus in one case, respectively. This approach, safe and easy, allowed the infection eradication and did prevent a catheter removal and a potential transfer of the patients to hemodialysis.
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