Souvent associé à un phénomène de rechute des infections ostéoarticulaires (IOA), le phénotype small colony variant (SCV) de Staphylococcus aureus , un des principaux agents pathogènes responsables de ces infections, représente un défi clinique majeur [Cunningham, 1996 ; Masters, 2019]. L’implication des SCV dans les IOA persistantes reste mal comprise, et l’interaction des SCV avec les cellules immunitaires de l’hôte est notamment peu documentée. L’objectif de ce projet est de caractériser et d’étudier l’impact du phénotype SCV sur l’interaction entre S .  aureus et les polynucléaires neutrophiles primaires humains (PNN), premières cellules à être recrutées lors de la réponse inflammatoire.

Des microcolonies de la souche de S .  aureus SH1000 ont été induite in vitro sous pression de gentamicine, puis caractérisées par la mesure de l’aire des colonies, la recherche d’auxotrophies, la tolérance à la gentamicine et l’évaluation de la stabilité du phénotype. Après une coculture de 4 heures entre des bactéries de phénotypes sauvage (WT) ou SCV et des PNN humains, les capacités phagocytaires des PNN ainsi que leur degré d’activation (CD66b, CD63, CD16) ont été analysés par cytométrie en flux, et les Neutrophils Extracellular Traps (NETs) ont été observés par microscopie électronique à balayage et microscopie confocale à laser. L’étude de la sécrétion de médiateurs pro-inflammatoires a également été réalisée par Elisa (IL-8, IL-1ß, MIP-1ß et TNF-α).

Les microcolonies produites par pression antibiotique ont montré une réduction de l’aire de 5 fois par rapport à la souche WT et présentaient une auxotrophie pour l’hémine ou la ménadione, confirmant un phénotype SCV. Après interaction, la cytométrie en flux a révélé que les PNN semblaient seulement partiellement activés au contact des SCV (réduction de l’expression de CD66b, CD63 et maintien de celle de CD16). Cependant, les PNN ont sécrété des médiateurs pro-inflammatoires et ont phagocyté les deux phénotypes de façon similaire. Les concentrations d’IL-8 et d’IL-1ß sécrétés ont augmenté de manière significative en fonction de la charge bactérienne. Contrairement aux WT, l’augmentation du nombre de SCV ne favorisait pas la mort des PNN et n’augmentait pas le taux de phagocytose, mais conduisait à une sécrétion plus importante de TNF-α et de MIP-1β. Les images microscopiques ont révélé la production de NETs par les PNN en contact avec la souche WT et, dans une moindre mesure, avec les SCV.

Ces résultats suggèrent que le phénotype SCV pourrait modifier la réponse des PNN, favorisant ainsi la persistance bactérienne et le risque de rechutes infectieuses au sein du microenvironnement osseux. Les futurs travaux porteront sur un couple de souches cliniques issu d’une IOA récalcitrante (souche impliquée dans la primo-infection et son homologue SCV issue de la rechute), permettant de les comparer, afin d’approfondir notre compréhension de l’impact du phénotype SCV de S .  aureus sur la réponse immunitaire dans un contexte d’IOA.

En échappant partiellement à la réponse neutrophilique, le phénotype SCV pourrait contribuer à la chronicité des infections et à la persistance d’un microenvironnement inflammatoire dans les infections ostéoarticulaires.