gdr pseudomonas

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CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
GROUPEMENT DE RECHERCHE
2008-2011
GDR PSEUDOMONAS
RESPONSABLE : Patrick PLESIAT
EA3186
Laboratoire de Bactériologie
Faculté de Médecine
2, place Saint Jacques
25030 Besançon cedex
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INTRODUCTION
I. Contexte général
Pseudomonas aeruginosa peut être considéré à bien des égards comme l’exemple-type
des bactéries pathogènes opportunistes. Pratiquement inoffensif chez l'individu sain, ce bacille
à Gram négatif de l’environnement, isolé pour la première fois par Schroeter en 1872, se
révèle en effet redoutable chez les sujets immuno-déficients, les malades intubés-ventilés des
services de réanimation ou ceux souffrant d'affections chroniques comme la mucoviscidose, la
dilatation des bronches, etc... L'enquête de prévalence organisée par l’InVS (Institut de Veille
Sanitaire) dans les hôpitaux français en 2001 lui attribuait la responsabilité de 11% de
l'ensemble des infections nosocomiales, 9,6% des infections urinaires, 9,7% des infections du
site opératoire, 15,5% des infections cutanéo-muqueuses et 21,7% des infections respiratoires
hautes et basses (http://www.invs.sante.fr). Une enquête similaire réalisée en 2006 est arrivée
au même constat : P. aeruginosa représente aujourd’hui un véritable problème de santé
publique.
Les raisons de cette situation préoccupante sont nombreuses et complexes. La
multiplication des gestes médicaux invasifs comme le cathétérisme, la chirurgie ou
l’endoscopie sur des patients de plus en plus fragiles (polytraumatisés, immunodéprimés
profonds, cancéreux, personnes âgées...) explique en partie le succès de cette espèce
saprophyte à l’hôpital. De même, la structure des établissements de soins où sont concentrés
malades et soignants favorise la propagation des bactéries les plus adaptables. L’utilisation
massive d’antiseptiques et d’antibiotiques tend, par ailleurs, à sélectionner un environnement
microbien peu diversifié où seules les espèces les plus résistantes survivent. En tout état de
cause, P. aeruginosa a trouvé à l’hôpital une niche écologique particulièrement favorable à
son développement.
Outre un arsenal assez impressionant de facteurs de virulence, P. aeruginosa possède les
mécanismes lui permettant de résister naturellement à de nombreux agents antibactériens, de
coloniser les surfaces inertes et les épithéliums, de former des biofilms protecteurs. Cette
capacité d'adaptation hors du commun, la bactérie le doit à la très grande taille de son génome
(5 à 7 Mb, soit dix fois celle d'un mycoplasme), son extrême versatilité métabolique et sa
capacité à percevoir son environnement grâce à de multiples senseurs membranaires
spécifiques.
De manière encore plus inquiétante, l’administration répétée d’antibiotiques chez des
patients fragilisés (réanimation, hématologie/oncologie) ou souffrant de mucoviscidose a
favorisé ces dernières années l’émergence de souches de P. aeruginosa résistantes à tous les
antibiotiques commercialisés. Le nombre croissant de ces souches dites “toto-résistantes” fait
craindre un retour à l’ère pré-antibiotique où les moyens thérapeutiques étaient presque
inexistants. Cette évolution s’inscrit, par ailleurs, dans un contexte actuel peu favorable où les
recherches et les innovations pharmaceutiques en matière d’antiinfectieux se font de plus en
plus rares. Il est admis aujourd’hui que la mise au point de nouveaux agents antibactériens
doit dorénavant s’appuyer sur une meilleure connaissance de la physiologie et de la génétique
bactérienne, de façon à identifier les cibles cellulaires dont l’inactivation entrainera une baisse
de la pathogénicité sans pour autant imposer une pression de sélection. C’est un défi que la
recherche publique doit relever. A l’échelle européenne, une incitation forte à travers le 7ème
programme cadre a été lancée afin de favoriser les actions multidisciplinaires (HEALTH-
2007-2.3.1-1 : “Novel targets for drugs against Gram negative bacteria ; HEALTH-2007-
2.3.1-4 : “Molecular epidemiology to control nosocomial and community spreading of highly
virulent multi-drug resistant strains of bacterial pathogens” ; HEALTH-2007-2.3.1-5 : “Health
and economic cost of antimicrobial resistance” ; HEALTH-2007-2.1.2-5 : “Multidisciplinary

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fundamental genomics and molecular biology approaches to study basic biological processes
relevant to health and diseases”).
II. Le modèle P. aeruginosa
A l’instar de quelques autres espèces (Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus
aureus, Mycobacterium tuberculosis, Yersinia pestis...), P. aeruginosa représente un modèle
d’étude spécifique. C’est aussi l’enjeu d’une compétition internationale intense, tant sur le
plan de la recherche fondamentale que sur celui de la recherche appliquée, notamment
thérapeutique. Cette bactérie est considérée, en effet, comme le paradigme des espèces
environnementales pathogènes opportunistes de l’homme. A ce titre, elle intéresse des
spécialistes de formations très différentes (microbiologistes, biochimistes, chimistes,
structuralistes, médecins, vétérinaires, épidémiologistes, etc...) conscients du fait qu’il est plus
que jamais nécessaire de réunir les compétences pour pouvoir mieux appréhender un modèle
aussi complexe. Elle intéresse aussi le monde industriel pour des applications diagnostiques.
Le séquençage complet du génome de la souche de référence PAO1 (C.K. Stover et al.,
Nature 2000, 406 : 959-964) et de celui de plusieurs autres isolats (PA14, 2192, C3719,
PACS2) a ouvert récemment de nouvelles perspectives dans le domaine de la génomique
comparative. Les études transcriptomiques globales sont désormais facilitées par la
commercialisation de puces à ADN représentatives de la totalité du génome de la souche
PAO1 (Affymetrix®). Enfin, l’intérêt croissant des firmes de biotechnologie pour cette espèce
s’est traduit par la mise au point de nouveaux outils d’analyse (par exemple, Clondiag
chips®).
Au niveau international, une recherche dynamique s’est organisée autour de plusieurs
grands thèmes dont certains se recouvrent en partie :
-L’habitat : écosystèmes naturels et hospitaliers ;
-La structure et l’évolution des populations : génomique comparative, plasticité
génomique, clones hypermutateurs ;
-L’épidémiologique des souches : marqueurs génotypiques, réservoirs, modes de
transmission ;
-Les communautés microbiennes : quorum sensing, biofilm ;
-Les bases de la pathogénicité : adhésion, facteurs de virulence, îlots de pathogénicité,
captation du fer ;
-La réponse aux stress biotiques et abiotiques : interaction avec l’hôte, résistance aux
agents antiinfectieux ;
-L’optimisation thérapeutique : modèles infectieux expérimentaux, drug design,
vaccins, études cliniques.
Projet de GDR Pseudomonas
Notre projet prévoit de créer un réseau de ressources et de compétences au niveau
national sur le thème principal P. aeruginosa. Compte tenu de la proximité phylogénétique de
cette espèce avec d’autres Pseudomonas fluorescents du sol (P. putida et P. fluorescens), le
GDR bénéficiera de l’expertise de microbiologistes environnementaux travaillant sur ces
bactéries. Le réseau aura pour mission de promouvoir les recherches multidisciplinaires sur
des sujets ciblés hautement compétitifs en favorisant les interactions entre des équipes

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complémentaires, reconnues pour leur excellence scientifique. Outre le fait de créer une
dynamique de recherche, une telle organisation contribuera à rendre plus visible la
communauté scientifique et médicale travaillant sur les Pseudomonas en France. Elle devrait
également faciliter la réponse aux appels d’offre nationaux et européens (financements dans le
cadre du 7ème PCRD). A cet égard, il serait souhaitable de faire évoluer à terme ce GDR vers
un GDR européen en multipliant les partenariats avec d’autres pays, le Royaume-Uni
notamment (Alain Filloux, Londres).
Le rapprochement des équipes se fera à travers des collaborations scientifiques, la tenue
de réunions régulières (partage de savoir-faire et d’informations), des échanges de chercheurs
(doctorants, stagiaires), une conférence annuelle, l’enseignement d’un module de Master 2
intitulé “P. aeruginosa et états infectieux graves” (Université de Lille 2, M2 “Maladies
Transmissibles et Pathologies Tropicales”) et des services communs (plateformes de
génomique et de protéomique, analyses bioinformatiques). La formation doctorale sous la
forme de thèses en co-tutelle sera également favorisée par le GDR avec la prise en charge des
frais de déplacement et d’hébergement des étudiants concernés.
Onze équipes se sont portées candidates pour constituer un GDR Pseudomonas (8 CNRS,
2 universitaires, 1 INRA), autour de trois thèmes de travail (Work Packages 1, 2 et 3) :
-WP1 : Identification et étude des voies de signalisation impliquées dans la virulence en
réponse aux modifications de l’environnement (responsable : Sophie de Bentzmann
UPR 9027) ;
-WP2 : Assemblage dynamique et fonctionnel des systèmes
membranaires (responsable : Arnaud Ducruix UMR 8015);
-WP3 : Adhésion et biofilm (responsable : Thierry Jouenne UMR 6522).
La contribution de chacune des équipes à ces différents thèmes (résumée page 6) est
détaillée ci-après. Il est important de souligner que ces équipes ont, pour la plupart, des
collaborations entre elles qu’elles souhaitent voir intensifiées par une organisation en GDR.

Interactions hôte-Pseudomonas
Perception-transduction des
signaux
Coordination des rﾪonses cellulaires
Cytotoxicit�dﾪendante du SSTT
Efflux actif des inhibiteurs
Formation de biofilm
Adhﾪence
Rﾪctions dﾪdaptation
Systﾪes �deux composants
[cdiGMP]
Captation-transport du fer
Colonisation, infection aigu�ou chronique
WP 1
WP 2
WP 3