Rôle des biofilms de Pseudomonas Aeruginosa dans les exacerbations chez les patients atteints de bronchectasie avec et sans maladie pulmonaire obstructive chronique

Ce projet étudiera l'association entre l'infection chronique à PA dans les voies respiratoires et la formation de biofilms dans les populations de patients suivantes : 1-bronchectasie non associée à la fibrose kystique (BQ) et 2-bronchectasie avec maladie pulmonaire obstructive chronique (BQ-EPOC). L'objectif principal est de déterminer l'association entre l'infection chronique par AP, la présence de biofilms d'AP et la pire évolution de la maladie mesurée principalement par le nombre d'exacerbations par an (résultat principal) jours jusqu'à la prochaine exacerbation, la qualité de vie et la contrainte forcée. Volume expiratoire (FEV1) et biomarqueurs inflammatoires (critères secondaires). Pour cela, ces paramètres seront comparés chez des patients avec infection chronique par PA et avec présence de biofilms de PA dans les crachats (identifiés par FISH-CLSM) vs ceux avec PA sans infection chronique et sans biofilms (contrôle négatif) dans chaque étude population (BE et BE-BPCO). Les enquêteurs analyseront, au recrutement et séquentiellement (3 déterminations), différents aspects des biofilms qui sont détaillés dans la méthodologie. De plus, en comparant le microbiome avant, pendant et après chaque exacerbation, les chercheurs tenteront d'identifier les modèles microbiens qui entraînent un risque plus élevé d'exacerbation, ceux qui ont un rôle protecteur contre l'infection chronique à PA et sa relation avec les biofilms.

Le diagnostic des biofilms n'est pas encore systématiquement mis en œuvre dans la pratique clinique pour les infections par maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) et bronchectasie non CF (BE). Les premières lignes directrices pour le diagnostic et le traitement des infections à biofilm ont été publiées en 2015 et incluaient de nombreuses infections associées au biofilm, mais pas la MPOC ni l'EB. Il existe en effet très peu d'études sur la présence de biofilms d'AP dans ces populations et sur leur rôle potentiel dans les exacerbations. Cependant, il existe des preuves scientifiques solides que les biofilms d'AP sont associés à des infections respiratoires chroniques chez les patients atteints de fibrose kystique (FK) et sont la principale cause de leur morbidité et mortalité accrues. Il a été rapporté qu'au cours d'une infection pulmonaire chronique par l'AP dans la mucoviscidose, l'AP s'adapte à différentes niches dans les poumons. Des bactéries mucoïdes (biofilms) et non mucoïdes (planctoniques) sont présentes dans les expectorations. Les cellules avec un taux de mutation plus élevé développent une multi-résistance à de nombreux antibiotiques et leur taux de croissance in situ est plus faible, car les bactéries diminuent leur métabolisme conditionné par une forte consommation d'oxygène polymorphonucléaire. Cependant, jusqu'à présent, rien de tout cela n'a été décrit chez les patients atteints d'EB ; en effet, il existe très peu d'études sur la présence de biofilms d'AP dans ces populations, et leur rôle dans les exacerbations n'est pas démontré. De plus, il existe peu de preuves de l'association de la dysbiose du microbiome avec la colonisation chronique par l'AP et lors des exacerbations.

La colonisation chronique par l'AP est présente chez 12 à 27 % des patients atteints d'EB et d'EB-BPCO, et entraîne un pronostic plus sombre (une multiplication par 3 du risque de mortalité) et jusqu'à une multiplication par 7 du risque d'hospitalisation, avec en moyenne une poussée supplémentaire par patient et par an. Chez ces patients, l'éradication de l'AP est difficile, malgré le fait qu'un traitement antimicrobien adéquat réduit la charge bactérienne et le nombre d'exacerbations et améliore la fonction pulmonaire et la qualité de vie. L'un des principaux défis chez les patients atteints d'EB est l'éradication de l'AP, en particulier pendant les premiers stades de la colonisation par ce pathogène. Dans cette situation, un traitement antibiotique agressif est recommandé. Cependant, cette éradication échoue dans un pourcentage notable de cas. Outre l'augmentation de la multirésistance du PA, même contre les quinolones, sa capacité à produire des biofilms et à y survivre est l'une des raisons de l'échec de l'éradication. Bien que la présence de PA dans les crachats soit un facteur de mauvais pronostic dans l'EB, les biofilms n'ont pas encore été identifiés et caractérisés (c'est-à-dire leur présence, leur taille, leur quantité d'alginate et leur statut métabolique) dans les crachats de ces populations. Récemment, la présence de biofilms dans des échantillons de lavage bronchoalvéolaire (BAL) a été décrite par microscopie confocale à balayage laser (CLSM) chez des patients pédiatriques atteints d'EB, même dans les échantillons dont la culture était négative. Cette découverte attire l'attention sur le manque d'études sur le biofilm dans l'EB et l'importance d'améliorer les outils de diagnostic pour la détection dans les échantillons respiratoires, en particulier chez les patients présentant des exacerbations récurrentes malgré un traitement antibiotique.

Entre 30 et 50 % des patients atteints de BPCO modérée ou sévère ont une BE. Sa prévalence augmente avec la sévérité de la BPCO, tandis que 5 à 10 % des patients atteints d'EB ont une BPCO. Les patients atteints de BPCO et d'EB forment un groupe clinique avec ses propres caractéristiques (augmentation de la production d'expectorations et de la purulence, plus grande dyspnée et nombre d'exacerbations), un pronostic plus sombre, des implications thérapeutiques possibles et une mortalité plus élevée. Bien que les causes des exacerbations ne soient pas encore bien comprises, les infections bactériennes seraient impliquées dans environ la moitié des cas. L'AP est l'un des agents pathogènes les plus fréquemment isolés de ces exacerbations et est associé à une mortalité plus élevée. L'AP provenant des crachats de patients atteints de BPCO chroniquement infectés a tendance à être moins cytotoxique et mobile et produit plus de biofilm que l'AP à partir d'échantillons de sang. Par conséquent, certains auteurs suggèrent que la MPOC, l'EB et la mucoviscidose présentent des schémas d'infection et d'évolution similaires. Suite à ce raisonnement, notre hypothèse est que les biofilms de PA pourraient être l'un des mécanismes pathogènes associés à la fois à la persistance des infections et à la fréquence et à la sévérité des exacerbations chez les patients atteints d'EB (avec ou sans BPCO). Cependant, des recherches supplémentaires utilisant les recommandations des lignes directrices actuelles sont nécessaires pour confirmer cette hypothèse.

Certains auteurs qui ont étudié la dysbiose microbienne dans les exacerbations de BPCO ont constaté qu'avec l'inflammation éosinophile, elle est associée à des exacerbations plus sévères et à une baisse plus importante de la fonction pulmonaire. Des études longitudinales du microbiome dans les crachats de patients atteints d'EB suggèrent que la prise en charge de l'infection bronchique chronique peut être améliorée avec une thérapie spécifique à son microbiome, en tenant compte de la charge de l'agent pathogène, de la stabilité de la communauté et de la maladie aiguë. et réponses communautaires chroniques aux antibiotiques. Cependant, les fluctuations du microbiome et son rôle prédictif dans les exacerbations de bronchectasies n'ont pas encore été étudiés en profondeur. L'étude des variations du microbiome avant et pendant l'exacerbation pourrait révéler de nouvelles cibles thérapeutiques susceptibles d'avoir un impact sur la prise en charge des patients. Les résultats pourraient aider à déterminer la nécessité d'administrer un traitement antimicrobien chez les patients présentant des cultures microbiologiques négatives au cours de l'exacerbation. Il est prouvé qu'une flore buccale équilibrée pourrait avoir un rôle protecteur contre la colonisation de la salive par les AP ; cependant, un modèle de microbiome ayant un effet protecteur sur les voies respiratoires supérieures contre l'AP chez les patients BE et sa relation avec les biofilms d'AP n'ont pas encore été décrits.

Simultanément, des biomarqueurs systémiques et des cytokines inflammatoires déterminent l'importance potentielle de l'infection chronique à PA et la production de biofilms. Il a été démontré que la CRP systémique est corrélée avec des scores BE plus élevés tels que FACED et BSI. Cependant, il n'y a pas d'études longitudinales évaluant l'intensité et la durée de l'inflammation systémique causée par l'infection chronique à PA.

La propagation de la résistance aux antibiotiques et la prévalence croissante des infections associées au biofilm stimulent la demande de nouveaux moyens pour traiter ces infections bactériennes difficiles à éradiquer. Récemment, l'OMS a publié une liste de bactéries pour lesquelles des recherches sur de nouveaux antibiotiques sont nécessaires de toute urgence. La découverte et le développement de médicaments est une entreprise fastidieuse, longue et coûteuse qui peut prendre des centaines de millions d'euros et 10 à 15 ans de la découverte au chevet du patient. Les infections chroniques à PA associées à l'EB sont généralement traitées avec des combinaisons allant jusqu'à trois antimicrobiens. Malgré des cures périodiques de polychimiothérapie, la guérison efficace de ces maladies est inférieure aux niveaux optimaux. Il est donc clair que de nouvelles options thérapeutiques sont nécessaires pour améliorer les résultats positifs chez ces patients. Notre approche se concentre sur le concept de synergie, c'est-à-dire l'identification de combinaisons synergiques d'antibiotiques, étant ensemble plus efficaces que lorsqu'ils sont utilisés seuls. Les chercheurs visent à évaluer systématiquement les interactions synergiques des antibiotiques actuellement utilisés et à explorer l'introduction d'autres antibiotiques cliniquement approuvés. Étant donné que leur pharmacologie et leur toxicité ont déjà été bien documentées, toute combinaison antibiotique synergique potentielle pourrait progresser vers des essais cliniques à une fraction du coût de développement standard et dans un laps de temps beaucoup plus court. Parallèlement à cela, la stratégie d'administration médiée par les nanoporteurs a été suggérée comme une approche prometteuse dans le traitement des infections résistantes aux médicaments. La nanotechnologie peut fournir une plate-forme innovante pour relever le défi des infections chroniques de l'AP associées à la bronchectasie, avec le potentiel de gérer des infections difficiles à traiter impliquant des bactéries multirésistantes (MDR). En particulier, les nanoporteurs à base de polysaccharides (PS) sont des véhicules idéaux pour l'encapsulation d'antimicrobiens et l'alginate est un véhicule idéal pour l'administration pulmonaire en raison de ses propriétés mucoadhésives.