Dans une étude récente publiée dans Nature Microbiology, des chercheurs ont examiné les interactions métabolites-médicaments-fongiques chez l’agent pathogène de la méningite fongique. Cryptococcus néoformans.
Étude: Le glucose cérébral induit une tolérance de Cryptococcus neoformans à l’amphotéricine B au cours de la méningite. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La résistance aux antibiotiques fait référence à la capacité d’une population vulnérable à résister à des doses élevées de médicaments cides, limitant les résultats thérapeutiques dans les infections bactériennes. Le rôle que jouent les facteurs dérivés de l’hôte dans les maladies fongiques telles que C. néoformiens est incertain.
L’amphotéricine B (AmB) est le seul traitement fongicide contre la méningite fongique ; cependant, la résistance génétique est rare. Les résultats du traitement ont un impact sur la tolérance fongique au fluconazole chez les individus infectés par des isolats de Candida génétiquement sensibles.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont exploré la tolérance à l’AmB in vivo produite par les métabolites de l’hôte.
Évaluer l’influence des métabolites de l’hôte sur l’efficacité de l’AmB contre C. néoformiensles chercheurs ont développé une technique de criblage de métabolites-médicaments basée sur une puce phénotypique BIOLOG.
Ils ont reçu des échantillons de liquide céphalo-rachidien humain (LCR) de l’hôpital Changzheng de Shanghai, le principal site de C. néoformiens infection au cours d’une méningite. Ils ont utilisé un appareil de chromatographie par échange d’anions haute performance (HPAEC) pour quantifier le glucose dans les échantillons.
Ils ont testé l’efficacité de l’AmB sur des souches sauvages et mig1 en présence de glucose. Ils ont conçu une méthode basée sur une seule cellule pour examiner la relation entre la localisation nucléaire et la tolérance à l’AmB médiée par Mig1.
L’équipe a examiné le rôle de Mig1 dans la tolérance à l’AmB après une infection cérébrale chez la souris afin de déterminer si le glucose cérébral génère un GR médié par Mig1 et une tolérance probable à l’AmB.
Ils ont examiné l’expression dynamique des gènes dans les champignons de type sauvage et mig1 après exposition à l’AmB dans des conditions de tolérance aux médicaments (glucose) ou sensibles aux médicaments (galactose) en utilisant le séquençage de l’acide ribonucléique en série chronologique (ARN-seq). Ils ont examiné les lipidomes des cellules sauvages et mig1 en réponse à la disponibilité du glucose.
Les chercheurs ont examiné l’impact de la terbinafine, un inhibiteur de la synthèse de l’ergostérol, sur la tolérance à l’AmB induite par le glucose. Ils ont isolé l’inositol phosphorylcéramide (IPC) de Cryptococcus néoformans cellules et étudié son influence sur la tolérance à l’AmB.
Ils ont utilisé la spectroscopie de résonance plasmonique de surface (SPR) pour déterminer si l’inositolphosphorylcéramide entre en compétition avec l’amphotéricine B pour l’ergostérol, limitant ainsi la capacité de l’AmB à tuer C. néoformiens cellules.
Les chercheurs ont injecté par voie intraveineuse à des souris C57BL/6J 105 type sauvage Cryptococcus néoformans cellules pour évaluer l’efficacité de la co-administration d’AbA et d’AmB par rapport à la monothérapie d’AmB. Ils ont administré AmB une fois par jour à raison de 3,0 mg/kg pendant une à deux semaines.
Ils ont adopté une stratégie d’administration de médicaments liposomaux ciblant le cerveau pour améliorer l’accès de l’AbA au cerveau. Ils ont sacrifié les animaux sept jours après l’infection et examiné les tissus cérébraux pour évaluer la charge fongique et compter les unités formant colonie (UFC).
Ils ont généré et testé un C. néoformiens souche bioluminescente in vitro et in vivo et utilisé la réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour valider la substitution génique.
Résultats
Les chercheurs ont découvert une diminution significative de l’inhibition de la croissance par le 2-DG dans les cellules mig1, confirmant le rôle du cryptocoque Mig1 dans GR.
Les résultats ont indiqué que le glucose à des concentrations comparables à celles observées dans le cerveau peut générer de manière significative une tolérance à l’AmB, ce qui implique qu’une tolérance à l’AmB induite par le glucose peut exister dans le cerveau humain.
Les chercheurs ont établi la répression du galactose (GR) chez Cryptococcus néoformans et ont découvert que le 2-désoxyglucose (2-DG), un analogue du glucose de type non métabolisable, induisait avec succès une tolérance à l’AmB.
Les résultats soutiennent la théorie selon laquelle l’activation des GR, plutôt que le catabolisme du glucose, conduit à une tolérance aux médicaments induite par le glucose.
Grâce à l’activateur fongique de répression du glucose Mig1, le glucose cérébral est amélioré C. néoformiens résistance à l’AmB dans les tissus cérébraux murins et dans le LCR des patients.
La tolérance régulée par Mig1 a réduit l’efficacité du traitement contre la méningite induite par les cryptocoques chez les animaux murins en diminuant la synthèse de l’ergostérol, la cible de l’AmB, et en augmentant celle de l’inositolphosphorylcéramide, le concurrent de l’amphotéricine B pour l’ergostérol.
De plus, l’amphotéricine B et l’auréobasidine A, l’inhibiteur de l’inositolphosphorylcéramide synthase spécifique du champignon, ont surpassé le traitement cliniquement indiqué chez la souris contre la méningite induite par les cryptocoques.
Comparé aux métabolites à base de carbone, le glucose provoque une tolérance à l’AmB chez C. néoformiens, avec un pourcentage de survie plus élevé dans des conditions contenant des métabolites contenant de l’azote, du phosphore et du soufre. Le glucose est un métabolite essentiel du groupe carbone qui favorise la résistance des cryptocoques à l’amphotéricine B, et sa teneur est en corrélation favorable avec la stimulation de la tolérance à l’AmB.
En remplaçant le galactose par du glucose, le nombre de cellules fongiques survivant après la thérapie AmB s’est approché de celui des plaques BIOLOG.
La tolérance à l’amphotéricine B induite par le glucose ne dépendait pas de la consommation de macronutriments puisque les molécules à base de carbone comme le galactose ne pouvaient pas déclencher avec succès une tolérance aux médicaments.
GOX a rapidement éliminé le glucose du LCR, tandis que le traitement au dioxyde de manganèse a réduit les niveaux de H2O2. L’acide gluconique a eu un impact négligeable sur la tolérance à l’amphotéricine B. C. néoformiens une tolérance à l’AmB a été rapportée dans des échantillons de LCR provenant de patients atteints de méningite cryptococcique cultivés dans du LCR humain.
Le régulateur fongique Mig1 joue un rôle essentiel dans la tolérance à l’AmB induite par le glucose. Les intermédiaires du métabolisme du glucose n’ont pas induit de tolérance à l’AmB, ce qui indique que la tolérance au glucose dépend de son rôle régulateur plutôt que du catabolisme.
Dans le modèle murin de méningite cryptococcique, la tolérance à l’AmB médiée par Mig1 a entraîné un effet thérapeutique réduit. L’étude a également montré que l’AmB et l’AbA avaient un impact additif sur C. néoformiens cellules, indiquant un traitement possible contre la méningite cryptococcique.
Conclusions
Les résultats de l’étude ont montré que le glucose augmente la résistance fongique à l’AmB via le régulateur de répression du glucose Mig1 au cours de la méningite cryptococcique. In vivo, les métabolites obtenus par l’hôte pourraient susciter une tolérance fongicide.
La tolérance cérébrale au glucose médiée par Mig1 a considérablement réduit l’efficacité du traitement par AmB chez le rat. Les résultats ont indiqué que les gènes spécifiques à la tolérance chez les champignons pourraient constituer des cibles viables pour un traitement adjuvant.
La perturbation de g1 a considérablement modifié les composants lipidiques membranaires, montrant que Mig1 peut jouer un rôle dans la tolérance à l’AmB et l’intégrité de la membrane.
