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Apr 20, 2024

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Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 11687 (2023) Citer cet article 255 Accès 1 Altmetric Metrics détaille Candida albicans, un champignon commun de la flore humaine, peut devenir un champignon opportuniste.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11687 (2023) Citer cet article

255 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Candida albicans, un champignon commun de la flore humaine, peut devenir un agent pathogène opportuniste et provoquer une candidose invasive chez les individus immunodéprimés. La formation de biofilm est la principale cause de résistance aux antibiotiques lors des infections à C. albicans et le traitement des cellules formant un biofilm est difficile en raison de leur nature intraitable et persistante. L'étude vise à explorer le potentiel thérapeutique des composés produits naturellement par des bactéries marines compétitives résidant dans les biofilms marins contre le biofilm de C. albicans. À cette fin, la 3-hydroxy coumarine (3HC), un composé identifié à partir du surnageant de culture acellulaire de la bactérie marine Brevundimonas abyssalis, s'est avérée présenter une activité anti-biofilm et anti-hyphe contre les isolats de référence et cliniques de C. albicans. Le composé a démontré des effets inhibiteurs significatifs sur les biofilms et a altéré la transition levure-hyphe, les rides et la morphologie des filaments à la concentration minimale inhibitrice du biofilm (MBIC) de 250 µg mL−1. Curieusement, l’analyse PCR quantitative du biofilm de C. albicans traité au 3HC a révélé une régulation négative significative des gènes de virulence (hst7, ume6, efg1, cph1, ras1, als1) associée à l’adhésion et à la morphogenèse. De plus, le 3HC présentait des caractéristiques non fongicides et non toxiques contre les érythrocytes humains et les cellules buccales. En conclusion, cette étude a montré que les biofilms marins constituent une source cachée de divers médicaments thérapeutiques et que le 3HC pourrait être un médicament puissant pour traiter les infections à C. albicans.

Candida albicans est un champignon polymorphe commensal qui habite généralement la peau humaine et la surface des muqueuses. Cependant, dans certaines conditions comme une défaillance du système immunitaire et un déséquilibre du microbiote, cette espèce fongique peut devenir pathogène et provoquer des candidoses buccales et vaginales superficielles, ainsi que des candidoses invasives1,2. Des études ont enregistré près de 50 000 décès par an dus à la candidose invasive, C. albicans étant l'espèce la plus signalée, représentant 40 à 50 % des cas3,4. Le principal facteur propice à la pathogenèse de C. albicans est sa capacité à former un biofilm sur les surfaces biotiques et abiotiques, suivi par d'autres traits de virulence majeurs, tels que les transitions levure-hyphe, la morphologie filamenteuse, la morphologie des rides et la sécrétion. d'enzymes protéolytiques et lipolytiques5. De plus, les traits de virulence, notamment l’adhésion, l’hyphe et la formation de biofilm, permettent à C. albicans d’accéder aux tissus profonds pour les infections systémiques. La lutte contre les traits de virulence de C. albicans implique quatre grandes classes de médicaments antifongiques, notamment les polyènes, les échinocandines, les analogues nucléosidiques et les azoles6,7. Cependant, il a été constaté que la formation de biofilm par C. albicans acquiert une résistance génétique à la plupart des médicaments antifongiques actuellement utilisés. Il existe donc un besoin crucial d’agents thérapeutiques alternatifs pour lutter contre les infections médiées par les biofilms et vaincre les limites des thérapies antifongiques actuelles. Dans ce milieu, la recherche de nouveaux composés anti-Candida est impérative, notamment issus des milieux naturels comme le milieu marin.

L’exploitation de produits naturels, tels que des composés issus de bactéries marines, offre de nouvelles perspectives pour le développement de nouvelles entités médicamenteuses. Dans des conditions environnementales naturelles, les biofilms marins sont constitués de communautés bactériennes multi-espèces très proches, avec d’importants échanges de métabolites et de protéines, ainsi que des modes de vie coordonnés. Ces interactions complexes peuvent bénéficier ou nuire aux groupes bactériens en interaction et aider les consortiums bactériens à maintenir l’équilibre écologique. Par exemple, les communautés bactériennes résidentes établissent des interactions coopératives (bénéfiques) ou compétitives (nocives), qui affectent la succession des biofilms, la biomasse et la résistance au stress. Plusieurs études indépendantes ont montré que les bactéries associées à la surface produisent des composés bioactifs ayant une importance clinique, notamment des antibiotiques et des agents anti-biofilm8,9,10. Ces agents bioactifs permettent de vaincre la compétition pour la colonisation des surfaces. Nous avons émis l’hypothèse que certains de ces composés bioactifs pourraient être avantageusement utilisés pour inhiber des agents pathogènes humains.

 98.0%. To test their anti-biofilm efficacy, stock solutions of procured compounds were prepared with respect to their solubility in different solvents (methanol, ethanol, and water). These compounds were tested against C. albicans in a 24-well MTP using YEPD and Spider media for planktonic and biofilm cells, respectively, as described earlier32. Each well was loaded with 1 mL of appropriate growth medium, 106 CFU/mL of C. albicans 90028 cells, and selected compounds at 500 µg mL−1 concentration. The MTPs were incubated at 37 ℃ for 24 h and 48 h for planktonic and biofilm-forming cells, respectively. To assess the planktonic cell density, the 24 h incubated plates were read at 600 nm. On the other hand, biofilm-forming cells underwent a similar experimental procedure to that of bacterial screening mentioned above. Among the tested compounds, 3HC exhibited potential anti-biofilm activity against all the C. albicans strains without exerting any influence on planktonic cells, and therefore selected for further study./p> 95%) against C. albicans (Supplementary Fig. S1b). Furthermore, the results revealed that the CFCS of bacterial strain 6HZ5 did not affect the growth of C. albicans cells./p> 0.05) inhibited at lower concentrations (Fig. 2a). This was further substantiated by testing the metabolic viability of the cells in the presence and absence of 3HC using Alamar blue (Fig. 2b)./p> 95% without any loss in the planktonic growth. (b) Measurement of C. albicans metabolic viability after 24 h growth in the presence and absence of 3HC, using Alamar blue. The image shows a significant reduction in cell viability at 1000 µg mL−1 (MIC) and no reduction in viability at sub-MICs. Error bars indicate the mean values of three experimental triplicates. (c) Representative 96-well microtiter plate stained with Alamar blue displaying the true metabolic state of 3HC-treated C. albicans cells./p> 90% at MBIC (blue bar) of 3HC. Error bars represent standard deviation from the mean (n = 9). (b) Effect of different concentrations of 3HC on metabolic viability of biofilms formed by various C. albicans strains (×200 magnification). A dose dependent reduction in biofilm viability and was observed in all the four isolates of C. albicans. Treatment at MBIC had significant reduction in biofilm biomass viability. (c) Representative FESEM images of untreated C. albicans 90028 and those exposed to 3HC at 2 MBIC, MBIC, ½ MBIC and ¼ MBIC showing complete dose-dependent biofilm reduction and complete inhibition of hyphal formation./p> 10-fold). Additionally, the downregulation of other adhesion and filamentation-related genes, including efg1, cph1, eap1, ras1, als1 and ece1, further corroborates the in vitro efficacy of 3HC in anti-biofilm, anti-hyphal, and phenotypic switch control (Supplementary Fig. S7)./p>