Activités anti-biofilm de Lactobacillus vis-à-vis de Klebsiella Pneumoniae

Dans la nature, les micro-organismes sont organises en communautes agregees denommees biofilms, particulierement adaptees a la survie en milieu hostile. Les difficultes pour prevenir la formation ou eliminer des biofilms matures par des strategies conventionnelles ont encourage le developpement de nouvelles approches inspirees des mecanismes de competition entre differents micro-organismes au sein de biofilms naturels. Au cours de ce travail, nous nous sommes interesses a l'effet anti-biofilm de bacteries benefiques appartenant aux genres Lactobacillus et Bifidobacterium. Dans un premier temps, nous avons teste l'effet anti-biofilm de surnageants neutralises vis-a-vis de deux pathogenes Klebsiella pneumoniae et Staphylococcus epidermidis dans un modele experimental statique. Si les extraits des quelques souches de Bifidobacterium testees stimulaient la formation de biofilm par K. pneumoniae sur surface abiotique, la majorite de ceux des 140 souches de Lactobacillus exercait un effet inhibiteur et nous avons retenu une des souches dont le surnageant de culture entrainait une inhibition majeure (70%), Lactobacillus plantarum CIRM653. Cet extrait s'est egalement avere capable de disperser des biofilms preformes a K. pneumoniae sur surface abiotique mais aussi d’inhiber la formation de biofilms sur surface biotique, et ce independamment d’un effet bactericide. La formation de biofilms mixtes formes par L. plantarum et K. pneumoniae dans des modeles experimentaux cinetiques a permis, comparativement a l'observation de biofilms mono-espece a K. pneumoniae, de mettre en evidence des defauts de structuration du biofilm associes a une diminution de la biomasse de K. pneumoniae et une augmentation de celle de L. plantarum. Grâce a une approche transcriptionnelle ciblee, nous avons montre que L. plantarum induisait, par le biais de son surnageant, des modifications de l’expression de genes impliques dans la formation de biofilm chez K. pneumoniae. Quatre genes impliques dans le quorum-sensing (operons lsr) etaient sous-exprimes et trois genes de structure du pilus de type 3 etaient sur-exprimes. L'augmentation de la production de pili de type 3 fonctionnels a ete validee par Western-blot et des tests d’hemagglutination. Cette surexpression est probablement responsable du niveau eleve des capacites d’adhesion sur surface abiotique d'agregats de K. pneumoniae issus de la dispersion induite par L. plantarum.Le comportement des deux souches a egalement ete teste in vivo, dans un modele murin de colonisation intestinale par K. pneumoniae avec administration orale quotidienne de L. plantarum. Le denombrement du pathogene dans les selles des animaux a montre qu'en presence de L. plantarum, K. pneumoniae maintient des niveaux de colonisation eleves, contrairement au controle (sans Lactobacillus) ou une diminution graduelle est observee.Enfin, nous avons initie le developpement d'un modele experimental tripartite permettant d'associer les deux partenaires bacteriens avec des cellules epitheliales dans un systeme en flux continu. La reponse specifique des cellules eucaryotes a egalement ete abordee : nous avons pu mettre en evidence que L. plantarum exercait un effet inhibiteur vis-a-vis de la reponse inflammatoire epitheliale pulmonaire induite par K. pneumoniae. En conclusion, la description d'une activite anti-biofilm in vitro ne serait pas synonyme d'une reduction in vivo de la colonisation de surfaces biotiques, mais a une plus grande capacite de dissemination. Ces observations demontrent l’importance d’une expertise precise de l’action des bacteries benefiques et de la maitrise du ratio benefice-risque pour leur utilisation.