Contribution de l’efflux dans la résistance naturelle de

S. maltophilia

Trois des cinq systèmes d’efflux de type RND actuellement caractérisés contribuent à la résistance naturelle de la bactérie aux antibiotiques (Tableau 11). Les pompes SmeABC et SmeVWX n’y participent pas puisque leur inactivation chez une souche sauvage ne modifie pas les niveaux de sensibilité (Li et al., 2002) (Chen et al., 2011).

SmeDEF a été le premier système identifié chez S. maltophilia (Alonso and Martinez, 2000). par RTq-PCR, Zhang et al. ont, dans un premier temps, démontré que les trois gènes codant l’opéron smeDEF étaient exprimés chez une souche de phénotype sauvage (ULA- 511). Puis, consécutivement à l’inactivation des gènes smeE ou smeF, ces auteurs ont observé une augmentation de la sensibilité aux quinolones, aux tétracyclines, aux macrolides, au chloramphénicol et à la novobiocine indiquant que le système était impliqué dans la résistance naturelle de la bactérie. En raison des hauts niveaux de résistance des souches sauvages aux β-lactamines, la même démarche a été entreprise chez la souche ULA-511 privée des gènes codant les β-lactamases L1 et L2 (K1449) (Zhang et al., 2001) (Tableau 11). Les mutants ΔsmeDEF ainsi obtenus sont apparus légèrement plus sensibles (2 fois) à certaines β- lactamines (carbénicilline, pipéracilline, céfopérazone, céfépime et cefpirome) que ceux de la souche ULA-511.

Les systèmes SmeYZ et SmeIJK ont été étudiés chez la souche de S. maltophilia K279a phylogénétiquement très proche de ULA-511 (Gould et al., 2004). Une forte augmentation de sa sensibilité aux aminosides a été notée suite à l’inactivation du gène smeZ, tandis que l’effet plus modeste de la délétion de smeJ et/ou smeK portait également sur les fluoroquinolones et les tétracyclines (Crossman et al., 2008) (Tableau 11).

Etude bibliographique-63- Tableau 11. Contribution des systèmes d’efflux à la résistance naturelle des souches de S. maltophilia.

a _{Les valeurs représentent la diminution ou (l’augmentation), en nombre de fois la CMI, de la résistance}

consécutive à l’inactivation du système chez des souches sauvages. K1449 : ULA-511 ΔblaL1 ΔblaL2. K29a et

ULA-511 : souches sauvages. nd : non déterminé. WT (Wild Type) : sauvage. Adapté de b(Zhang et al., 2001),

c_{(Crossman et al., 2008).}

Antibiotiques K1449 K29a

WT/ΔsmeDEFa,b _WT/ΔsmeJKa,c _WT/ΔsmeZa,c

AMP 1-2 nd nd ATM nd (2) (2) CAR 2 nd nd CAZ nd 1 1 CEF 1-2 nd nd CFP 2 nd nd CPO 2 nd nd CTX 1-2 nd nd FEP 2 nd nd IPM 1 1 1 MEM 2 1 1 PEN 1-2 nd nd PIP 2 1 1 PIR 1 nd nd AMK nd 2 2 GEN nd 2 16 KAN 1-2 1 2 TOB nd 1 2 AZM 1 nd nd ERY 4 1 1 CFN 4 nd nd CIP 4 2 1 GEM 4 nd nd LVX nd 1 1 MXF 4-8 nd nd NAL 2 nd nd NOR 4 1 1 NOV 2 nd nd TVA 2 nd nd DOX 2 nd nd MIN 2 2 1 TET 4 2 1 TGC 2-4 nd nd CHL 2 1 1 RIF 1 nd nd SMX nd 1 1 TMP 1-2 1 1

Etude bibliographique-64-

2.4.2. Mutations et résistance acquise

Un mutant MDR surproducteur du système SmeABC a été sélectionné sur un milieu renfermant de la ciprofloxacine et du cefsulodin à partir de la souche β-lactamase négative K1449 (Li et al., 2002). La double délétion des gènes smeB et smeC, chez cette souche, a entraîné une diminution de la résistance aux β-lactamines, aux aminosides et aux fluoroquinolones (Tableau 12). Cependant, l’effet observé a été attribué à la perte de la protéine de membrane externe SmeC et non à celle du transporteur SmeB, la délétion du gène

smeB seule n’ayant aucun impact sur les niveaux de résistance. Ces résultats suggèrent que la

structure tripartite composée des protéines SmeA, SmeB et SmeC n’est pas capable de prendre en charge les antibiotiques, et que SmeC peut s’associer à d’autres partenaires. Les auteurs ont, par ailleurs, montré que la résistance aux β-lactamines observée était due en réalité à une activité β-lactamase et non pas à un mécanisme d’efflux impliquant SmeC. Il est intéressant de noter que l’expression de l’opéron smeABC est régulée par un système à deux composants situé juste en amont, appelé SmeSR. Cependant, la surexpression de smeABC chez le mutant MDR ne résulte pas de l’altération des gènes codant SmeSR ou de la région intergénique smeS-smeA. Il faut donc envisager l’existence d’autres mécanismes de régulation (Li et al., 2002).

Par des expériences de RTq-PCR, Zhang et al. ont montré qu’un mutant MDR sélectionné in vitro sur ciprofloxacine surexprimait les gènes codant le système SmeDEF (Zhang et al., 2001). L’inactivation du gène codant la protéine de membrane externe SmeF mais pas de celui du transporteur SmeE a permis de réverter le phénotype de résistance du mutant (Tableau 12). A l’instar du système SmeABC, SmeDEF ne semble pas capable « d’effluer » les antibiotiques, SmeF devant probablement s’associer avec d’autres partenaires protéiques que SmeDE pour former une structure tripartite fonctionnelle. Un autre mutant surproduisant le système SmeDEF a été sélectionné in vitro sur tétracycline, le séquençage du gène smeT situé en amont de l’opéron smeDEF a révélé la présence d’une variation d’acide aminé (L166Q) dans le répresseur SmeT appartenant à la famille TetR (Alonso and Martinez,

1997) (Sanchez et al., 2002a). Des mutants d’efflux présentant une séquence d’insertion (IS) dans la région intergénique smeT-smeD ont été rapportés, par ailleurs (Sanchez et al., 2002a) (Gould and Avison, 2006). Néanmoins, certains mutants obtenus in vitro présentent un gène

Etude bibliographique-65- Tableau 12. Contribution des systèmes d’efflux à la résistance acquise des souches de S. maltophilia.

a _{Les valeurs représentent la diminution ou (l’augmentation), en nombre de fois la CMI, de la résistance}

consécutive à l’inactivation du système chez une souche surproductrice (++). K1449 : ULA-511 ΔblaL1 ΔblaL2.

ULA-511 et KJ : souches sauvages. nd : non déterminé. D’après b(Li et al., 2002), c(Zhang et al., 2001) et d(Chen

et al., 2011)

La caractérisation d’un mutant sélectionné sur chloramphénicol à partir de la souche sauvage KJ a révélé la surexpression d’un autre système d’efflux de type RND, dénommé SmeVWX (Chen et al., 2011). L’opéron codant ce système a la particularité d’être composé de 5 gènes (smeU1, smeVWX, smeU2). Aux trois gènes codant les constituants de la pompe s’ajoutent les gènes smeU1 et smeU2 dont les produits s’apparentent à la famille des déshydrogénases/réductases à courte chaîne. Ce mutant se caractérise par une résistance

Antibiotiques K1449 ULA-511 KJ

SmeABC++/ΔsmeBCa,b SmeDEF++/ΔsmeFa,c SmeVWX++/ΔsmeU1VWU2Xa,d

AMP 64-128 nd nd CAR 64 nd nd CEF 32 nd nd CFP 4 nd nd CPO 2 nd nd CTX 8 nd nd FEP 4 nd nd IPM 1 nd nd PEN 16 nd nd AMK >2 nd nd GEN >4 nd (4) KAN 8 2 (4) STR >8 nd nd TOB >1 nd (2) AZM nd 2 nd ERY 1 2 nd CFN nd 8 nd CIP 2-4 8 nd GEM nd 8 nd MXF nd 4 2 NAL 2-4 16 32 NOR 2-4 8 nd NOV nd 2 nd TVA 4 16 nd DOX nd 8 2 MIN nd 4 nd TET 1-2 8 4 TGC nd 8 nd CHL 2-4 2 16 RIF nd 2 nd TMP 2 2 nd

Etude bibliographique-66- élevée au chloramphénicol, aux quinolones et aux tétracyclines associée à une hypersensibilité aux aminosides (Tableau 12). Des expériences d’inactivation de gène ont établi que cet état d’hypersensibilité était dû à la surexpression de smeX et non à celle de

smeVW. A ce jour, le rôle joué par SmeX dans ce phénotype demeure obscure. Contrairement

à SmeU1, SmeU2 est associée à une résistance modeste au chloramphénicol, aux quinolones et à la tétracycline. Là encore, le rôle de la protéine SmeU2 dans le processus d’efflux médié par SmeVWX reste incertain. Le séquençage du gène smeRv codant le régulateur du système SmeVWX et appartenant à la famille LysR n’a pas mis en évidence de mutations chez le mutant.

2.4.3. Contribution des systèmes d’efflux à la résistance des souches

cliniques

Suite à l’identification du système SmeDEF, l’équipe de L. Martinez a étudié les niveaux d’expression des gènes codant cette pompe dans une collection de souches cliniques (Alonso and Martinez, 2001). Dans un premier temps, il a été démontré par PCR que le gène

smeD était présent chez les 15 souches sélectionnées. Puis, la quantification de la protéine

SmeF par western blotting et quantification des transcrits du gène smeD par RTq-PCR a révélé que 7 souches surproduisaient SmeF alors que 5 surexprimaient smeD, dont 3 avec une surproduction concomitante de SmeF. La surexpression du gène smeD a été associée à une plus grande résistance des souches à la tétracycline, l’érythromycine, au chloramphénicol et aux quinolones.

Dans une autre étude, 6 souches cliniques sur 30 (20%) surexprimaient significativement les gènes smeE et smeF. Toutefois, il n’a pas pu être établi de corrélation entre les CMI des antibiotiques substrats de la pompe et les niveaux d’expression de ces gènes (Gould and Avison, 2006). Chez 29/93 autres souches cliniques (31%), le gène smeF s’est avéré surexprimé (Chang et al., 2004). La CMI du méropénème était significativement plus importante chez les isolats dont les transcrits du gène smeF étaient détectables par RTq-PCR ; 59% des isolats des isolats plus résistants à la ciprofloxacine que les souches sauvages surexprimèrent smeABC.

L’équipe de Hsueh comparant 40 isolats MDR à 30 isolats non MDR, a montré que l’expression des gènes smeA et smeD était plus souvent déréprimée dans le premier groupe que le deuxième (85% vs 33% pour smeD et 60% vs 17% pour smeA) (Liaw et al., 2010).

Etude bibliographique-67- Enfin, il a été rapporté que les souches de S. maltophilia hautement résistantes aux β-lactamines et aux aminosides surexprimaient fréquemment les gènes smeB (63,6%) et smeF (57,4%) (Cho et al., 2012). La surexpression de smeABC a été associée à des hauts niveaux de résistance à la ciprofloxacine et à la lévofloxacine.

2.4.1. Systèmes d’efflux dont la contribution à la résistance aux