Adaptation urinaire de Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de 10 % des infections urinaires nosocomiales. Son génome étendu et sa capacité d'adaptation lui permettent de provoquer une grande variété d'infections, allant des troubles respiratoires chez les patients atteints de mucoviscidose aux infections urinaires récidivantes. Si les adaptations génomiques et phénotypiques de P. aeruginosa ont été largement étudiées dans le contexte des infections respiratoires, peu d'études ont porté sur la pathoadaptation dans les infections urinaires récidivantes. Dans cette étude, nous avons examiné l'impact de grandes délétions génomiques d'isolats urinaires séquentiels (précoces et tardifs) prélevés chez trois patients sur les réponses phénotypiques aux stress environnementaux, la virulence et la motilité. De plus, afin de mieux comprendre les mécanismes d'adaptation de P. aeruginosa dans l'urine, des analyses protéomiques ont été réalisées sur un pool d'urine humaine (HU), comparées à un milieu standard de culture, le bouillon trypticase soja (TS). Les isolats tardifs ont présenté une croissance significativement altérée en milieu TS et UH et une réponse réduite aux stress acide et osmotique par rapport aux isolats précoces, tandis que leur réponse au stress oxydatif est restée inchangée. De plus, les isolats tardifs étaient significativement moins virulents dans le modèle d'infection de Galleria mellonella. Enfin, les analyses protéomiques ont révélé une diminution significative de l'abondance de protéines associées au flagelle et à la chimiotaxie chez les isolats tardifs de deux patients sur trois, quel que soit le milieu de culture. Les tests de motilité ont confirmé ces résultats, les isolats tardifs étant moins mobiles que les isolats précoces. Par ailleurs, les protéines liées aux sidérophores étaient significativement moins abondantes dans les isolats tardifs cultivés dans l'urine humaine, suggérant une trajectoire d'adaptation convergente dans l'urine.  Une approche multi-omique intégrée, combinant le séquençage d'ARN (RNAseq) et une analyse métabolomique ciblée, a également été appliquée à ces isolats cultivés dans de l'urine et dans un milieu TS, et comparée aux données protéomiques. Les isolats tardifs ont montré une sous-expression des gènes du système de sécrétion de type VI dans les deux milieux, tandis que les gènes de la phosphorylation oxydative étaient surexprimés dans l'HU. Ces isolats ont également présenté une forte diminution du métabolisme des acides aminés, suggérant une synthèse de novo limitée et une utilisation accrue des sources de carbone disponibles dans l'urine. Comme observé précédemment par protéomique chez les isolats tardifs, les gènes codant les sidérophores et les gènes liés au fer étaient significativement sous-exprimés par les isolats en HU, mais pas en TS. Par ailleurs, les profils métabolomiques des surnageants des isolats cultivés en HU étaient regroupés par analyse en composantes principales, suggérant une production commune de métabolites. Les différences de concentration métabolique entre les isolats précoces et tardifs incluaient des phosphatidylcholines, des acylcarnitines, des amines biogènes et des acides aminés, soulignant leur importance dans l'adaptation urinaire. Bien que la survie sur 30 jours ait été similaire entre les isolats précoces et tardifs, la formation de biofilm était réduite, voire absente, chez les isolats tardifs. Ces résultats mettent en évidence la reprogrammation transcriptomique et métabolique, ainsi que les adaptations phénotypiques, qui surviennent lors de l'adaptation de P. aeruginosa au milieu urinaire.
Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de 10 % des infections urinaires nosocomiales. Son génome étendu et sa capacité d'adaptation lui permettent de provoquer une grande variété d'infections, allant des troubles respiratoires chez les patients atteints de mucoviscidose aux infections urinaires récidivantes. Si les adaptations génomiques et phénotypiques de P. aeruginosa ont été largement étudiées dans le contexte des infections respiratoires, peu d'études ont porté sur la pathoadaptation dans les infections urinaires récidivantes. Dans cette étude, nous avons examiné l'impact de grandes délétions génomiques d'isolats urinaires séquentiels (précoces et tardifs) prélevés chez trois patients sur les réponses phénotypiques aux stress environnementaux, la virulence et la motilité. De plus, afin de mieux comprendre les mécanismes d'adaptation de P. aeruginosa dans l'urine, des analyses protéomiques ont été réalisées sur un pool d'urine humaine (HU), comparées à un milieu standard de culture, le bouillon trypticase soja (TS). Les isolats tardifs ont présenté une croissance significativement altérée en milieu TS et UH et une réponse réduite aux stress acide et osmotique par rapport aux isolats précoces, tandis que leur réponse au stress oxydatif est restée inchangée. De plus, les isolats tardifs étaient significativement moins virulents dans le modèle d'infection de Galleria mellonella. Enfin, les analyses protéomiques ont révélé une diminution significative de l'abondance de protéines associées au flagelle et à la chimiotaxie chez les isolats tardifs de deux patients sur trois, quel que soit le milieu de culture. Les tests de motilité ont confirmé ces résultats, les isolats tardifs étant moins mobiles que les isolats précoces. Par ailleurs, les protéines liées aux sidérophores étaient significativement moins abondantes dans les isolats tardifs cultivés dans l'urine humaine, suggérant une trajectoire d'adaptation convergente dans l'urine.  Une approche multi-omique intégrée, combinant le séquençage d'ARN (RNAseq) et une analyse métabolomique ciblée, a également été appliquée à ces isolats cultivés dans de l'urine et dans un milieu TS, et comparée aux données protéomiques. Les isolats tardifs ont montré une sous-expression des gènes du système de sécrétion de type VI dans les deux milieux, tandis que les gènes de la phosphorylation oxydative étaient surexprimés dans l'HU. Ces isolats ont également présenté une forte diminution du métabolisme des acides aminés, suggérant une synthèse de novo limitée et une utilisation accrue des sources de carbone disponibles dans l'urine. Comme observé précédemment par protéomique chez les isolats tardifs, les gènes codant les sidérophores et les gènes liés au fer étaient significativement sous-exprimés par les isolats en HU, mais pas en TS. Par ailleurs, les profils métabolomiques des surnageants des isolats cultivés en HU étaient regroupés par analyse en composantes principales, suggérant une production commune de métabolites. Les différences de concentration métabolique entre les isolats précoces et tardifs incluaient des phosphatidylcholines, des acylcarnitines, des amines biogènes et des acides aminés, soulignant leur importance dans l'adaptation urinaire. Bien que la survie sur 30 jours ait été similaire entre les isolats précoces et tardifs, la formation de biofilm était réduite, voire absente, chez les isolats tardifs. Ces résultats mettent en évidence la reprogrammation transcriptomique et métabolique, ainsi que les adaptations phénotypiques, qui surviennent lors de l'adaptation de P. aeruginosa au milieu urinaire.
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale