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Staphylococcus aureus (S. aureus) a la capacité de se disséminer dans tout le corps, provoquant des infections persistantes et récurrentes. Pour mieux comprendre ces processus, cette étude établit un modèle d’infection intracellulaire pour S. aureus. Ce modèle fournira une base cruciale pour étudier les mécanismes à l’origine des infections intracellulaires.
S. aureus peut envahir et persister dans les cellules hôtes, y compris les cellules immunitaires, ce qui lui permet d’échapper à la détection et à l’élimination immunitaires. Cette persistance intracellulaire contribue aux infections chroniques et récurrentes, compliquant le traitement et prolongeant la maladie. Par conséquent, il existe un besoin critique d’un modèle d’infection intracellulaire pour mieux comprendre, prévenir et traiter les infections causées par S. aureus. Cette étude a indiqué que les antibiotiques éliminaient efficacement les bactéries extracellulaires, mais ne pouvaient pas éradiquer celles qui avaient pénétré dans les cellules. Ainsi, une infection intracellulaire stable in vitro a été établie par RAW264.7 infectés par S. aureus et co-cultivés avec des antibiotiques. Par la suite, un modèle d’infection intracellulaire chez la souris a été établi en injectant des macrophages péritonéaux contenant l’infection intracellulaire. La vancomycine a efficacement éliminé les charges bactériennes chez les souris confrontées à S. aureus planctonique ; Cependant, il s’est avéré inefficace contre les souris infectées par des niveaux égaux ou inférieurs de bactéries intracellulaires dans les macrophages péritonéaux. Cela indique que le modèle d’infection intracellulaire de S. aureus a été établi avec succès, offrant des informations potentielles pour la prévention et le traitement des infections intracellulaires.
S. aureus est un agent pathogène très contagieux qui peut provoquer toute une série d’infections, notamment des infections de la peau et des tissus mous, une septicémie, une méningite, une pneumonie et une endocardite1. L’utilisation abusive clinique des antibiotiques a conduit à une résistance accrue à S. aureus et à l’émergence de Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), qui constitue une menace importante pour la santé publique dans de nombreux pays2.
Bien que S. aureus ne soit pas traditionnellement classé comme un pathogène intracellulaire, de nouvelles preuves suggèrent qu’il peut coloniser de manière persistante les cellules hôtes après l’invasion3. La capacité de S. aureus à survivre intracellulaire dans les phagocytes de l’hôte est de plus en plus reconnue comme un mécanisme qui facilite l’infection métastatique et la dissémination dans l’ensemble de l’hôte 4,5,6. S. aureus sécrète divers facteurs de virulence, qui créent un environnement immunitaire qui favorise sa survie et complique la capacité de l’hôte à l’éliminer complètement7. Le régulateur de gènes accessoires (agr) et les éléments auxiliaires staphylococciques (Sae) sont deux régulateurs de virulence importants qui sont étroitement liés à la survie de Staphylococcus aureus dans les phagocytes 8,9. Le système agr est un mécanisme de détection du quorum qui régule l’expression de nombreux facteurs de virulence chez S. aureus. Il contrôle la production de toxines et d’autres facteurs qui facilitent la survie et la dissémination des bactéries. Au cours de l’infection intracellulaire, le système agr joue un rôle essentiel dans la régulation des facteurs de virulence qui sont essentiels à la capacité de la bactérie à échapper aux réponses immunitaires de l’hôte et à survivre dans les cellules hôtes. Des études ont montré que le système agr influence la capacité de la bactérie à s’échapper des phagosomes et à persister dans les macrophages. L’absence d’agr peut entraîner une réduction de la survie bactérienne dans les cellules hôtes et une diminution de la virulence10,11. Le système Sae est un système régulateur à deux composants qui contrôle l’expression de plusieurs facteurs de virulence chez S. aureus. Il est impliqué dans la régulation des toxines et des enzymes qui contribuent à la capacité de la bactérie à envahir et à endommager les tissus de l’hôte. Le système Sae joue également un rôle crucial dans la survie intracellulaire de S. aureus. Il influence la capacité de la bactérie à résister à la destruction par les phagocytes de l’hôte et à échapper à la dégradation autophagique12,13.
Lorsque des agents pathogènes envahissent, les macrophages ont des fonctions phagocytaires, qui peuvent engloutir et tuer les agents pathogènes étrangers et activer la réponse immunitaire adaptative14. La plupart des bactéries envahissantes sont phagocytées par les macrophages, qui activent ensuite divers mécanismes de destruction pour les éliminer. Cependant, certaines bactéries S. aureus peuvent survivre dans les macrophages, entraînant une infection persistante de l’hôte. En plus des protéines bactériennes, l’hôte a également un impact sur la survie et la prolifération de S. aureus dans les macrophages en sécrétant des cytokines 15,16,17. Certaines études indiquent que S. aureus peut échapper à la dégradation en résidant dans les autophagosomes, créant ainsi une niche intracellulaire qui favorise la dissémination18. S. aureus échappe à la dégradation autophagique en bloquant le flux d’autophagie (par exemple, LC3-II, p62) et en augmentant le pH dans les autolysosomes après l’invasion des macrophages19. Cette évasion immunitaire est obtenue grâce à la régulation des facteurs de virulence de S. aureus et à l’autophagie, ce qui entraîne des infections persistantes et cachées.
L’élimination des infections intracellulaires de S. aureus est cruciale pour la gestion des infections persistantes et latentes dans la pratique clinique. À l’heure actuelle, les antibiotiques sont le traitement principal des infections à S. aureus, la vancomycine servant de dernière ligne de défense contre les infections à SARM20,21. Cependant, de nombreuses études ont montré que les antibiotiques existants sont inefficaces pour éliminer S. aureus intracellulaire, à la fois in vivo et in vitro 22,23,24.
Il n’existe actuellement aucune norme unifiée pour les différents modèles d’infection intracellulaire de S. aureus 25,26,27, car les conditions de chaque modèle diffèrent considérablement. Par conséquent, les mêmes critères ne peuvent pas être appliqués pour évaluer l’efficacité de ces modèles. Dans cette étude, nous avons établi un modèle universel d’infection intracellulaire de Staphylococcus aureus en optimisant les conditions expérimentales. Ce modèle offre une plus grande commodité par rapport à d’autres, car il permet l’infection initiale des bactéries dans les cellules in vitro, suivie de l’administration de ces cellules infectées dans le corps.
Pour mieux comprendre les mécanismes de l’infection intracellulaire à S. aureus et développer des médicaments connexes, nous avons établi des modèles in vitro et in vivo . Un modèle d’infection intracellulaire stable a été créé avec succès in vitro en infectant RAW264.7 et en les co-cultivant avec des antibiotiques. Ensuite, les macrophages péritonéaux ont été extraits et formés en infections intracellulaires. Un modèle d’infection intracellulaire chez la souris a été établi en injectant ces macrophages péritonéaux.
Des animaux de laboratoire, des souris femelles BALB/c exemptes d’agents pathogènes spécifiques (FPS) âgées de 6 à 8 semaines, ont été achetés auprès de Beijing HFK Bioscience Co., Ltd (Pékin, Chine). Toutes les études sur les animaux ont été approuvées par le Comité d’éthique et de bien-être des animaux de laboratoire de la troisième université de médecine militaire et ont été réalisées conformément aux politiques et directives institutionnelles et nationales relatives à l’utilisation d’animaux de laboratoire. Les souris ont été gardées et vaccinées dans des installations SPF et ont eu accès gratuitement à de la nourriture et à de l’eau stériles. Les animaux ont été répartis au hasard en groupes et ont concédé un temps d’adaptation d’au moins 7 jours avant le début des expériences.
1. Préparation à S. aureus
2. Mise en place d’un modèle d’infection intracellulaire in vitro
3. Mise en place d’un modèle d’infection intracellulaire in vivo
Des modèles d’infection intracellulaire de S. aureus ont été établis avec succès à la fois in vitro et in vivo. En optimisant les conditions expérimentales de phagocytose et en prolongeant à la fois la concentration et la durée du traitement antibiotique, une partie de S. aureus a survécu dans les macrophages (Figure 1). Pour évaluer davantage la résistance aux antibiotiques d...
S. aureus, en tant qu’agent pathogène intracellulaire facultatif, peut envahir et survivre dans divers types de cellules, utilisant cette capacité pour échapper aux antibiotiques et aux réponses immunitaires pendant l’infection30. Cette étude a établi un modèle d’infection intracellulaire de S. aureusin vivo afin de fournir une base pour l’étude des mécanismes d’infection intracellulaire de l’agent pathogène. En explorant l?...
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts concurrents.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (NSFC, subvention n° 32300779, n° 32270989), la Fondation des sciences naturelles de Chongqing (CSTB2022NSCQ-MSX0156), le projet de recherche scientifique et technologique de la Commission de l’éducation de Chongqing (KJQN202312802) et la Fondation chinoise des sciences postdoctorales (2024M754250).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
24-well plate | Corning Incorporated, USA | 3524 | |
4 % paraformaldehyde solutione | BBI, UK | E672002-0500 | |
6-well plate | Corning Incorporated, USA | 3516 | |
Beef extract powder | BBI, UK | A600114-0500 | |
Biohazard safety equipment | Heal force, China | VS-1300L-u | |
Cell incubator | ESCO, Singapore | CCL-170B-8 | |
Cell scraper | Nest | 710001 | |
Centrifuge M1416R | RWD, China | M1416R | |
Centrifuge tube | Guanghou Labselect, China | CT-002-50A | |
Confocal laser scanning microscope (CLSM) | Zeiss, Germany | 880 | |
Confocal petri dish | Biosharp, China | BS-20-GJM | |
DAPI dye | Shanghai Beyotime, China | C1006 | |
DIL working fluid | Shanghai Beyotime, China | C1991S | |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium | Thermo Gibco, USA | C11995500BT | |
Fetal Bovine Serum | Hyclone | SV30208.02 | |
Gentamycin | Shanghai Sangon, China | B540724-0010 | |
Incubator | Shanghai Hengzi, China | HDPF-150 | |
Lysozyme | Beijing Solarbio, China | L9070 | |
MRSA252 | Third Military Medical University, China | null | |
MRSA252(GPF) | Third Military Medical University, China | null | |
Penicillin and Streptomycin | Shanghai Beyotime, China | C0222 | |
Phosphate Buffer Solution | Shanghai Beyotime, China | ST476 | |
Saline | Sichuan Kelun, China | null | |
Sodium chloride | Shanghai Macklin, China | S805275 | |
Starch soluble | Shanghai Sangon, China | A500904-0500 | |
Triton X-100 | Shanghai Beyotime, China | P0096-100ml | |
Tryptic Soy Agar (TSA) plates | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-130 | |
Tryptic Soy Broth (TSB) medium | Beijing AOBOX Biotechnology Co., LTD,China | 02-102K | |
Tryptone | OXOID, UK | LP0042B | |
Vancomycin | Shanghai Beyotime, China | ST2807-250mg | |
RAW264.7 cell | USA, ATCC | null |
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