Impact of Pseudomonas aeruginosa on Staphylococcus aureus in a context of coexistence in cystic fibrosis patient lung

Les poumons des patients atteints de mucoviscidose (CF) sont séquentiellement colonisés par Staphylococcus aureus puis par Pseudomonas aeruginosa (PA). Lors de cette colonisation, ces deux bactéries interagissent l’une avec l’autre selon deux modes possibles. Une interaction compétitrice, bien caractérisée, est généralement observée dans les co-colonisations précoces où des produits issus du quorum-sensing de PA ralentissent la croissance de SA et entrainent sa lyse. Une interaction de coexistence, peu caractérisée se produit avec les souches dites tardives de PA qui ne sont plus virulentes envers SA. L’objectif de mes travaux de recherche a été de caractériser l’impact de PA sur la physiologie de SA. Des analyses transcriptomiques et confirmations phénotypiques sur des isolats cliniques en coexistence révèlent une amélioration de la résistance aux antibiotiques et de l’internalisation de SA dans les cellules de l’hôte, en présence de PA. Une approche par Tn-seq a identifié des gènes codant de grands régulateurs majeurs de SA (agr, sigB, arlR) comme étant essentiels dans cette interaction de coexistence. Une étude clinique rétrospective menée sur la cohorte lyonnaise des patients CF a montré que 65% des patients co-colonisés présentaient une paire SA-PA en état de coexistence. Cette étude note une détérioration pulmonaire dépendante du statut infectieux (SA<PA=SA+PA). Mon projet a donc montré que la présence des régulateurs globaux de SA sont importants pour coexister avec PA et de modifier son transcriptome augmentant sa résistance aux antibiotiques et son internalisation. Le caractère poly bactérien des infections devrait être pris en compte lors des traitementsCystic fibrosis (CF) patient lung are colonized by Staphylococcus aureus (SA) and Pseudomonas aeruginosa (PA) in this subsequent order. These bacteria interact each other during this colonization and two different interaction states are often depicted. The well-known competition state occurs when the so-called early infecting strains of PA produce quorum-sensing dependent virulence factors slowing SA growth and leading to its lysis. On the contrary the late-infecting strains of PA are not able to produce these virulence factors and a coexistence state seems to emerge with SA. The aim of my thesis project was to decipher the impact of PA coexisting strains on SA lifestyle. Transcriptomic analyses followed by phenotypic experiments confirmed an increase of SA antibiotic resistance its internalization within host cells, in the presence of PA. A Tn-seq method identified SA genes involved in major regulators (e.g agr system, sigB operon, alrR) as essential for the coexistence state with PA. Moreover, a retrospective clinical study on Lyon CF patient’s cohort showed that 65% of co-infected patients carried a coexisting SA/PA couple of strains. This study also indicated that the infectious status of CF patient was correlated with the severity of the disease (SA