1
|
David A, Tahrioui A, Duchesne R, Tareau AS, Maillot O, Barreau M, Feuilloley MGJ, Lesouhaitier O, Cornelis P, Bouffartigues E, Chevalier S. Membrane fluidity homeostasis is required for tobramycin-enhanced biofilm in Pseudomonas aeruginosa. Microbiol Spectr 2024; 12:e0230323. [PMID: 38411953 PMCID: PMC10986583 DOI: 10.1128/spectrum.02303-23] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/06/2023] [Accepted: 02/04/2024] [Indexed: 02/28/2024] Open
Abstract
Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen, which causes chronic infections, especially in cystic fibrosis (CF) patients where it colonizes the lungs via the build-up of biofilms. Tobramycin, an aminoglycoside, is often used to treat P. aeruginosa infections in CF patients. Tobramycin at sub-minimal inhibitory concentrations enhances both biofilm biomass and thickness in vitro; however, the mechanism(s) involved are still unknown. Herein, we show that tobramycin increases the expression and activity of SigX, an extracytoplasmic sigma factor known to be involved in the biosynthesis of membrane lipids and membrane fluidity homeostasis. The biofilm enhancement by tobramycin is not observed in a sigX mutant, and the sigX mutant displays increased membrane stiffness. Remarkably, the addition of polysorbate 80 increases membrane fluidity of sigX-mutant cells in biofilm, restoring the tobramycin-enhanced biofilm formation. Our results suggest the involvement of membrane fluidity homeostasis in biofilm development upon tobramycin exposure.IMPORTANCEPrevious studies have shown that sub-lethal concentrations of tobramycin led to an increase biofilm formation in the case of infections with the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. We show that the mechanism involved in this phenotype relies on the cell envelope stress response, triggered by the extracytoplasmic sigma factor SigX. This phenotype was abolished in a sigX-mutant strain. Remarkably, we show that increasing the membrane fluidity of the mutant strain is sufficient to restore the effect of tobramycin. Altogether, our data suggest the involvement of membrane fluidity homeostasis in biofilm development upon tobramycin exposure.
Collapse
Affiliation(s)
- Audrey David
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Ali Tahrioui
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Rachel Duchesne
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Anne-Sophie Tareau
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Olivier Maillot
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Magalie Barreau
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Marc G. J. Feuilloley
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Olivier Lesouhaitier
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Pierre Cornelis
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Emeline Bouffartigues
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| | - Sylvie Chevalier
- Unité de recherche Communication Bactérienne et Stratégies Anti-infectieuses, CBSA UR4312, Université de Rouen Normandie, Normandie Université, Evreux, France
- Fédération de Recherche Normande Sécurité Sanitaire, bien être, Aliment Durable (SéSAD), Evreux, France
| |
Collapse
|
2
|
El Mahmoudi A, Tareau AS, Barreau M, Chevalier S, Hourma C, Demange L, Benhida R, Bougrin K. Green synthesis and anti-biofilm activities of 3,5-disubstituted isoxazoline/isoxazole-linked secondary sulfonamide derivatives on Pseudomonas aeruginosa. Bioorg Med Chem Lett 2023; 96:129517. [PMID: 37838341 DOI: 10.1016/j.bmcl.2023.129517] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/15/2023] [Revised: 10/06/2023] [Accepted: 10/10/2023] [Indexed: 10/16/2023]
Abstract
The search for new classes of antibiotics is a real concern of public health due to the emergence of multi-resistant bacteria strains. We report herein the synthesis and characterization of a new series of 13 molecules combining isoxazoline/isoxazole sulfonamides and hydrazides motives. These molecules were obtained according to a costless eco-friendly procedure, and a one-pot three-step cascade synthesis under ultrasonic cavitation. All the synthesized compounds were fully characterized by HRMS, 1H NMR, 13C NMR spectroscopy and HPLC analysis. These new molecules have been evaluated against the major human opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa to determine their potential to affect its growth and biofilm formation or dispersion. Two derivatives (5a and 6a) demonstrated their ability to destabilize a mature biofilm by about 50 % within 24 h. This may pave the way to the development of a new class of compounds affecting biofilm, which are easy to synthesize according to green chemistry processes.
Collapse
Affiliation(s)
- Ayoub El Mahmoudi
- Equipe de Chimie des Plantes et de Synthèse Organique et Bioorganique, URAC23, Faculty of Science, B.P. 1014, Geophysics, Natural Patrimony and Green Chemistry (GEOPAC) Research Center, Mohammed V University in Rabat, Morocco
| | - Anne-Sophie Tareau
- Univ Rouen Normandie, Université Caen Normandie, Normandie Univ, CBSA UR4312, Laboratoire de microbiologie Communication Bactérienne et Stratégies Anti-Infectieuses, F-76000 Rouen, France
| | - Magalie Barreau
- Univ Rouen Normandie, Université Caen Normandie, Normandie Univ, CBSA UR4312, Laboratoire de microbiologie Communication Bactérienne et Stratégies Anti-Infectieuses, F-76000 Rouen, France
| | - Sylvie Chevalier
- Univ Rouen Normandie, Université Caen Normandie, Normandie Univ, CBSA UR4312, Laboratoire de microbiologie Communication Bactérienne et Stratégies Anti-Infectieuses, F-76000 Rouen, France
| | - Chaimae Hourma
- Equipe de Chimie des Plantes et de Synthèse Organique et Bioorganique, URAC23, Faculty of Science, B.P. 1014, Geophysics, Natural Patrimony and Green Chemistry (GEOPAC) Research Center, Mohammed V University in Rabat, Morocco
| | - Luc Demange
- Université Paris Cité, CiTCoM, UMR 8038 CNRS, Faculté de Pharmacie, 4 Avenue de l'Observatoire, F-75006 Paris, France
| | - Rachid Benhida
- Chemical & Biochemical Sciences Green-Process Engineering (CBS) Mohammed VI Polytechnic University, Lot 660, Hay Moulay Rachid, Benguerir, Morocco; Université Côte d'Azur, CNRS, Institut de Chimie de Nice UMR 7272, 28 Avenue Valrose, 06108 Nice, France
| | - Khalid Bougrin
- Equipe de Chimie des Plantes et de Synthèse Organique et Bioorganique, URAC23, Faculty of Science, B.P. 1014, Geophysics, Natural Patrimony and Green Chemistry (GEOPAC) Research Center, Mohammed V University in Rabat, Morocco; Université Côte d'Azur, CNRS, Institut de Chimie de Nice UMR 7272, 28 Avenue Valrose, 06108 Nice, France.
| |
Collapse
|