DIFFICROSS — Génération des ponts interpeptidiques du peptidoglycane par des L,D-transpeptidases chez Clostridioides difficile: rôle dans la résistance aux antibiotiques et la libération des toxines

L'incidence de Clostridioides difficile a triplé au cours des 15 dernières années et cette bactérie est devenue le principal agent causal des diarrhées associées aux antibiotiques et aux soins hospitaliers. L'impact des infections à C. difficile (ICD) dans les hôpitaux est considérable en terme de mortalité, de morbidité mais aussi du cout généré par ces infections. Les souches virulentes de C. difficile produisent généralement deux toxines qui ont été identifiées comme les principaux facteurs de virulence. Cependant, le mécanisme de libération des toxines est encore mal compris. Les ICD sont difficile à prévenir et à traiter car ce pathogène est résistant à de nombreux agents antimicrobiens. Bien que la résistance de C. difficile aux ß-lactamines, la classe d'antibiotiques la plus couramment prescrite, soit l'un des principaux facteurs contribuant au développement des ICD, les mécanismes sous-jacents de la résistance sont actuellement inconnus. En raison de la nature insatisfaisante des thérapies actuelles pour les ICD, un impératif actuel est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la résistance aux antibiotiques et dans le contrôle des étapes clés des ICD dans la perspective de développer de nouvelles thérapies préventives et curatives. . Chez C. difficile, la majorité des ponts interpeptidiques du peptidoglycane (PG) est synthétisée par des transpeptidases atypiques, les L,D-transpeptidases (LDTs), insensibles à l'inhibition par la plupart des antibiotiques de type ß-lactamines. Notre hypothèse est que les LDT sont des enzymes clés pour la biosynthèse du PG qui conférent la résistance au ß-lactamines et jouent un rôle crucial dans la libération de toxines chez C. difficile. Le but global de ce projet est donc de caractériser les trois LDT de C. difficile et leur role respectif. Notre premier objectif sera d'élucider les fonctions des LDT dans la biologie de la paroi cellulaire de C. difficile. Nous étudierons les rôles relatifs des voies inhabituelles de L,D-transpeptidation et des voies classiques de D,D-transpeptidation dans la formation des liaisons interpeptidiques pendant l'expansion et la maturation du PG de C. difficile. Nous déterminerons également dans quelle mesure les LDT sont importantes pour la morphologie cellulaire et la résistance aux ß-lactamines. Grâce à l'utilisation d'une approche génomique globale, notre second objectif sera d'identifier de nouveaux gènes régulant la voie de L,D-transpeptidation. Un sous-ensemble de ces gènes sera sélectionné pour une caractérisation plus approfondie. La libération de toxines de C. difficile repose sur des enzymes de degradation du PG, dont l'activité est contrôlée par des modifications structurelles du PG. Notre troisième objectif sera donc d'évaluer l'impact des LDTs sur la libération des toxines in vitro et sur la virulence in vivo. Nous identifierons également les acteurs moléculaires impliqués dans la libération des toxines chez C. difficile. Globalement, ces travaux fourniront des connaissances fondamentales sur la biosynthèse du PG de C. difficile, un domaine de recherche encore négligé chez cette bactérie. Étant donné que la synthèse de la paroi cellulaire est l'une des cibles antibiotiques les plus importantes, une meilleure compréhension de la biologie de la paroi cellulaire de C. difficile pourrait aider à mettre au point des procédures pour surmonter la résistance aux antibiotiques de cette bactérie et à identifier de nouvelles cibles médicamenteuses pour l'éradication spécifique de C. difficile. A terme, les principes fondamentaux issus de ce travail auront des implications plus larges que la recherche sur C. difficile et amélioreront considérablement notre compréhension actuelle du contrôle et de la dynamique de la biosynthèse du PG.