Détermination des facteurs essentiels à la formation du biofilm de Salmonella enterica sérovar Typhi

Abstract

Salmonella enterica sérovar Typhi est une bactérie à Gram négatif qui cause la maladie systémique nommée fièvre typhoïde. Cette maladie affecte environ 9 millions de personnes par année et se propage par la voie fécale-orale par ingestion d’aliments ou d’eau contaminés. Ainsi, la fièvre typhoïde est particulièrement problématique dans les pays ayant des systèmes d’assainissement peu efficaces. Elle peut être traitée par des antibiotiques, mais comme pour de nombreuses bactéries, la résistance est de plus en plus commune. À la suite d’une infection aiguë, environ 5% des patients deviennent porteurs chroniques asymptomatiques grâce à la formation de biofilms dans la vésicule biliaire et excrètent la bactérie dans leurs selles continuellement. Étant le seul réservoir connu de S. Typhi, cet état constitue une source importante de persistance et de propagation de la maladie. L’état de porteur est intraitable par antibiotiques en raison de la haute tolérance aux stress des biofilms et une chirurgie pour enlever la vésicule biliaire est souvent la solution la plus efficace. Il est connu que les biofilms de Salmonella contiennent principalement de la cellulose, des fimbriae curli, de l'acide colanique et des protéines BapA. Cependant, S. Typhi a accumulé de nombreux pseudogènes au cours de son évolution humain-spécifique, dont certains sont impliqués dans la biosynthèse de composants communs de biofilm chez Salmonella, comme la cellulose et l'acide colanique. Il est également proposé que l'expression de curli soit dysfonctionnelle chez S. Typhi. La production de biofilms chez cette souche n'a jamais été caractérisée dans des conditions in vitro optimisées. Par conséquent, nous supposons que les biofilms de S. Typhi soient uniques dans leur production et leur composition. Cette étude caractérise la composition et la structure d’un biofilm de S. Typhi in vitro. Nous déterminons qu’aucun composant de biofilm communément identifié chez Salmonella ne joue un rôle majeur dans les biofilms de S. Typhi. Nous identifions un rôle important pour l’ADN extracellulaire et l’intégrité des LPS.

Salmonella enterica serovar Typhi is a Gram-negative rod-shaped bacterium that causes the systemic disease of typhoid fever. This disease affects about 9 million people per year and is spread through the fecal-oral route by ingestion of contaminated food or water. Thus, typhoid fever is particularly problematic in countries with poor sanitation systems. It is currently treatable by antibiotics but as with many other bacteria, resistance is becoming more and more common. Following acute infection, ~5% of patients become chronic asymptomatic carriers through biofilm formation in the gallbladder and continuously shed the bacteria in their feces. Being the only known reservoir of S. Typhi, this is an important source of persistence of the disease in endemic areas and propagation to new areas. The carrier state is untreatable by antibiotics due to the high stress tolerance of biofilms. Gallbladder-removal surgery is often the most efficient solution. Salmonella biofilms are known to primarily contain cellulose, curli fimbriae, colanic acid and BapA proteins. However, S. Typhi evolved to be human-specific over time and has accumulated many pseudogenes in the process, some of which are genes in the biosynthetic pathways of biofilm-related components of Salmonella, such as cellulose and colanic acid. It is also proposed that curli expression is dysfunctional in S. Typhi. Biofilm production in this strain has never been characterized in optimized in vitro conditions. Therefore, we hypothesized that S. Typhi biofilms are unique in their production and composition. This study characterizes S. Typhi biofilm composition and structure in vitro. We determine that no biofilm components commonly identified in other bacteria play a major role in S. Typhi biofilms. We identify an important role for extracellular DNA and lipopolysaccharide-layer integrity.