Bacteriophages : allies in the fight against antibiotic resistance

Ces dernières années, le traitement des infections bactériennes est devenu problématique : les bactéries ont développé des multi-résistances aux antibiotiques, rendant les traitements parfois inefficaces.L’une des problématiques de l’antibiorésistance est que les gènes de résistance aux antibiotiques (ARGs) peuvent se transmettre horizontalement d’une bactérie à une autre sur des éléments génétiques mobiles. Les bactériophages (dits phages, c’est à dire les virus attaquant spécifiquement les bactéries) en faisant partie, je me suis demandée s’ils présentaient eux aussi un risque de transmission des ARGs. Pour cela, la partie virale (virome) de 14 échantillons de feces de porcs a été étudiée,, et a permis d’établir que la probabilité de trouver un ARG dans un génome de phage actif est environ 1000 fois plus basse que celle d’en trouver dans un génome de bactérie. Sur la base de cette étude d’échantillons fécaux de porcs, il s’avère que les phages ne sont pas des vecteurs importants de transmission des ARGs, contrairement aux plasmides et aux ICEs.Une manière de traiter les infections multi-résistantes est la phagothérapie. La deuxième partie de ma thèse a consisté à relever certains des défis rencontrés par une entreprise de production de phages thérapeutiques. Pour une thérapie phagique optimale, il convient entre autres d’utiliser pour la production des phages thérapeutiques une souche bactérienne dépourvue de prophages, et de caractériser les mutants résistants aux phages qui pourraient émerger lors du traitement. Les prophages de la souche de production Pseudomonas aeruginosa LMG12228 ont été caractérisés, puis inactivés et j’ai montré que la souche finale, appelée LMG3Δ, avait conservé ses performances de production de phages virulents.Dans un second temps, les récepteurs des phages anti-Pseudomonas sélectionnés par l’entreprise ont été recherchés pour anticiper l’évolution vers la résistance des bactéries infectées, et estimer la fréquence des événements. Ceci m’a permis de caractériser pour la première fois le récepteur des deux phages de l’espèce Luz24, composé des exopolysaccharides codés par l’opéron psl.En testant différents milieux de culture de plus en plus proches des conditions d’infection chez l’homme (anaérobiose, croissance lente, milieu pauvre), j’ai aussi mis en évidence que la croissance des phages sélectionnés par l’entreprise était fortement dépendante du milieu.En conclusion, bien que la législation doive encore être précisée, les phages semblent être en bonne voie pour devenir une alternative aux antibiotiques et lutter contre l’antibiorésistance.In recent years, the treatment of bacterial infections has become problematic: bacteria have developed multidrug resistance to antibiotics, making treatments sometimes ineffective.One of the problems of antibiotic resistance is that antibiotic resistance genes (ARGs) can be transmitted horizontally from one bacterium to another on mobile genetic elements. Bacteriophages (phages, i.e. viruses that specifically attack bacteria) being part of this, I wondered if they also presented a risk of transmission of ARGs. For this purpose, the viral part (virome) of 14 samples of pig feces was studied, and it was established that the probability of finding an ARG in an active phage genome is about 1000 times lower than that of finding one in a bacterial genome. Based on this study of pigs fecal samples, it turns out that phages are not important vectors for ARG transmission, unlike plasmids and ICEs.One way to treat multidrug-resistant infections is phage therapy. The second part of my thesis involved addressing some of the challenges faced by a therapeutic phages production company. For optimal phage therapy, it is necessary, among other things, to use a prophage-free bacterial strain to produce therapeutic phages, and to characterize the phage-resistant mutants that might emerge during treatment. The prophages of the Pseudomonas aeruginosa production strain LMG12228 were characterized and then inactivated, and I showed that the final strain, named LMG3Δ, retained its virulent phage production performance.In a second step, the receptors of the anti-Pseudomonas phages selected by the company were searched to anticipate the evolution towards resistance of the infected bacteria, and to estimate the frequency of events. This allowed me to characterize for the first time the receptor of the two phages of the Luz24 species, composed of the exopolysaccharides encoded by the psl operon.By testing different culture media more and more like human infection conditions (anaerobiosis, slow growth, poor medium), I also demonstrated that the growth of the phages selected by the company was strongly dependent on the medium.In conclusion, although the legislation still needs to be clarified, phages seem to be on the right track to become an alternative to antibiotics and to fight against antibiotic resistance