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LISTERIA MONOCYTOGENES --- LISTERIA MONOCYTOGENES

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Listeria monocytogenes --- Listeriosis

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The eradication of bacterial intracellular infections remains a real therapeutic challenge, because of (i) the recurrent character of these infections, (ii) the incapacity for humoral immune defences to gain access to intracellular bacteria and (iii) the necessity to use antibiotics able to accumulate in the infected compartment.
L. monocytogenes and S. aureus are able to multiply in distinct subcellular compartments, namely the cytosol (L. monocytogenes) and phagolysosomes (S. aureus). The current treatment for these infections consists in the administration of a beta-lactam (ampicillin, penem) in association with an aminoglycoside. However, due to their short half-life, beta-lactams need to be administered several times per day, which makes their use uneasy in the clinics.
In this work, we have studied the activity of ertapenem in models of intracellular infection by L. moncytogenes and S. aureus using THP-1 human macrophages. This molecule is characterized by a prolonged half-life as compared to most beta-lactams. Accordingly, it can be administered once-daily only, with sustained therapeutic serum levels can be obtained by a once daily administration.
In a first step, we have characterized the intrinsic activity (MIC, MBC) and the pharmacodynamic properties of ertapenem in broth, in comparison with that of ampicillin and meropenem. The three drugs showed a bacteriostatic activity against L. monocytogenes and a time- and concentration-dependent bactericidal activity against S. aureus. In a second step, we have compared the intracellular activity of these antibiotics. Ertapenem was unable to prevent the intracellular growth of L. monocytogenes while ampicillin and meropenem displayed a time-dependent bactericidal effect. In contrast, the three antibiotics proved equally active against intracellular S. aureus, with a bactericidal effect developing on a time- and concentration-dependent manner. In electron microscopy, intracellular L. monocytogenes actively multiplied in cells exposed to ertapenem, while the morphology of intracellular S. aureus was markedly affected.
To try to explain the contrasting effects of ertapenem in these two models, we have then studied (i) the cellular concentration of ertapenem, (ii) its stability, and (iii) its binding to serum proteins. None of these studies allowed us to provide a satisfactory explanation, since (i) ertapenem reached a cellular concentration above the MIC of L. monocytogenes, (ii) the stability of ertapenem was higher than that of meropenem, and (iii) ertapenem activity was not improved by a reduction of the percentage of serum in the culture fluid (10% to 2% so as to increase the free fraction). L’éradication des infections intracellulaires bactériennes constitue un véritable défi thérapeutique, par (i) le caractère récurrent de ces infections, (ii) l’inaccessibilité des bactéries vis-à-vis des défenses immunitaires humorales et finalement, (iii) la nécessité d’utiliser des antibiotiques capables de s’accumuler dans le compartiment subcellulaire infecté. L. monocytogenes et S. aureus sont des bactéries capables de se multiplier dans des compartiments subcellulaires distincts, à savoir le cytosol (L. monocytogenes) et les phagolysosomes (S. aureus). Le traitement actuel de ces infections consiste en l’administration d’une -lactame (ampicilline, méropénème) en association avec un aminoglycoside. Une difficulté liée à l’usage des -lactames réside, cependant, dans leur courte demi-vie, qui impose des administrations répétées.
Dans le cadre de ce mémoire, nous nous sommes intéressés à l’activité de l’ertapénème dans les modèles d’infections intracellulaires à L. monocytogenes et S. aureus (macrophages humains THP-1). Cette molécule présente l’avantage d’une demi-vie prolongée, permettant d’obtenir une exposition adéquate chez le patient, au moyen d’une administration uniquotidienne.
Dans une première étape, nous avons caractérisé l’activité intrinsèque (CMI, CMB) et les propriétés pharmacodynamiques de l’ertapénème vis-à-vis de L. monocytogenes et S. aureus en bouillon, en comparaison avec le méropénème et l’ampicilline. Les trois antibiotiques montrent une activité bactériostatique vis-à-vis de L. monocytogenes et une activité bactéricide temps- et concentration-dépendante vis-à-vis de S. aureus. Dans une seconde étape, nous avons comparé l’activité intracellulaire de ces antibiotiques dans un modèle de macrophages humains THP-1. Vis-à-vis de L. monocytogenes, l’ertapénème se montre incapable d’empêcher la croissance intracellulaire, alors que l’ampicilline et le méropénème présentent une activité bactéricide se développant au cours du temps. Par contre, vis-à-vis de S. aureus, les trois antibiotiques démontrent une activité bactéricide temps- et concentration-dépendante du même ordre de grandeur. En microscopie électronique, les cellules traitées à l’ertapénème et infectées par L. monocytogenes montrent une croissance bactérienne active, alors que celles infectées par S. aureus montrent de nombreuses bactéries dont la structure est altérée.
Pour expliquer la divergence d’activité de l’ertapénème dans ces deux modèles, nous avons étudié (i) la concentration cellulaire d’ertapénème dans les macrophages, (ii) sa stabilité et (iii) sa capacité de liaison aux protéines sériques dans les conditions expérimentales. Les résultats montrent que l’ertapénème atteint dans les cellules, une concentration cellulaire excédant la CMI de L. monocytogenes. Les études de stabilité montrent que la dégradation d’ertapénème est inférieure à celle du méropénème. Finalement, la réduction de la concentration de sérum dans le milieu de culture cellulaire (de 10% à 2%, pour accroître la fraction libre d’ertapénème) n’améliore pas significativement l’activité intracellulaire de l’ertapénème vis-à-vis de L. monocytogenes. Aucun de ces paramètres ne semble donc responsable du manque d’activité de l’ertapénème vis-à-vis de L. monocytogenes intracellulaire

Ertapenem --- Listeria Monocytogenes --- Staphylococcus aureus

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Listeria monocytogenes is a facultative intracellular gram + bacterium who cause listeriosis. This disease hit preferentially pregnant women and immunocompromized patients and has a mortal rate of 25%. The macrophage is know to harbour L. monocytogenes and have a role in the propagation of the infection.
The standard treatment of this disease ( a -lactam combined with an aminoglycosid) is quite not appropriated because the -lactic don’t enter into the cells and the aminoglycosid don’t accumulate into the cytosol (the cellular compartiment where L. monocytogenes grow)
Quinolones will be a good alternative to this treatment because they accumulate into the cytosol and they have a low MIC against L. monocytogenes.
Animal studies haves shown the importance of the pro-inflammatory cytokines for the clearance of L. monocytogenes in particulars TNF- and IFN-. At the macrophages level IFN- induce production of superoxide and TNF- by those cells. Superoxide production is very important for clearance of L.monocytogenes by the macrophages and the TNF- has an autocrine action on macrophages activation by inducing superoxide production.
Glatiramer acetate is an immunomodulator who was first described in the study of allergic encephalomyelitis and was thereafter developed for the treatment of multiple sclerosis. While the exact mechanism of immunomodulation by glatiramer is not yet totally known, studies in vitro have shown that it block the secretion of TNF- from IFN--stimulated macrophages.
In virtue of this context we have investigated the possibility that the impairment of TNF- production by glatiramer increased the risk of macrophages infection by L.monocytogenes. Also we have studied the activity of glatiramer on Listeria’s quinolones susceptibility and on the quilonones intracellular activity. The result of our investigation show to us that (i) Glatiramer have not effect on quinolones activity against L. monocytogenes (ii)The impairment by the glatiramer of TNF- production in IFN--induced macrophages have not deleterious effect as far intracellular infection of macrophages by L. monocytogenes is concerned L.monocytogenes est une bactérie Gram+ intracellulaire facultative qui provoque une affliction appelée listeriose. Cette maladie atteint préférentiellement les femmes enceintes et les patients immunodéprimés et a un taux de mortalité de 25%. Les macrophages sont bien connus pour abriter ces bactéries et jouent un rôle dans leur propagation.
Le traitement standard des listerioses (un -lactam combiné à un amynoglycoside) est quelque peu mal adapté car les -lactams ne s’accumulent pas dans les cellules et les amynoglycosides ni dans le cytosol (compartiment cellulaire où les Listeria se multiplient)
Les quinolones pourraient être une bonne alternative au traitement actuel car elles s’accumulent beaucoup dans le cytosol et ont une CMI assez basse contre les L. monocytogenes.
Les études animales ont prouvé l’importance des cytokines pro- inflammatoire dans la lutte contre les listerioses (TNF- et IFN- notamment). Au niveau des macrophages L’IFN- induit la production de superoxide et de TNF-. La production de superoxide est cruciale pour que le macrophage élimine L. monocytogenes et le TNF- a une action autocrine sur l’activation des macrophages en induisant la production de superoxide.
L’acétate de glatiramère est un immunomodulateur qui fut d’abord décrit dans l’étude des encéphalomyélites allergiques puis qui fut développé afin de servir de traitement à la sclérose en plaques. Bien que le mécanisme exact de l’immuomodulation provoquée par le glatiramère n’est pas complètement élucidé, des études antérieures faites in vitro indiquent que l’acétate de glatiramère bloque la production de TNF- induite par l’IFN-.
En vertu de ce contexte, nous avons investigué la possibilité que la réduction de la production de TNF- par le glatiramère pouvait augmenter les risques d’infections des macrophages par L. monocytogenes. Nous avons aussi examiné si le glatiramère avait une action sur la sensibilité des L. monocytogenes aux quinolones et sur l’activité intracellulaire de celles-ci.
Nos résultats nous ont montré que (i) le glatiramère n’avait pas d’effet sur l’activité des quinolones contre L. monocytogenes (ii) que la diminution de la production de TNF- chez les macrophages stimulés à l’IFN- par l’acétate de glatiramère n’avait pas d’effet délétère du moins dans les limites de l’étude d’une infection de macrophages par L. monocytogenes

Listeria Monocytogenes --- Macrophages --- Immune System --- Acetates

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Listeria monocytogenes --- Food contamination --- Government policy --- Prevention