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Unexpected Cell Wall Alteration-Mediated Bactericidal Activity of the Antifungal Caspofungin against Vancomycin-Resistant Enterococcus faecium

Authors :
Fanny Joalland
Vincent Cattoir
Jean-Christophe Giard
Michel Auzou
Didier Goux
Pierrick Meignen
Felipe Cava
Sara B. Hernández
David Enot
Christophe Isnard
François Gravey
François Guérin
Unité de Recherche Risques Microbiens (U2RM)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)
CHU Caen
Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)
Groupe de Recherche sur l'Adaptation Microbienne (GRAM 2.0)
Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
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Centre de Microscopie Appliquée à la Biologie [Caen] (CMABio3)
Interactions Cellules Organismes Environnement (ICORE)
Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-CHU Caen
Institut Gustave Roussy (IGR)
Métabolisme, cancer et immunité = Metabolism, Cancer & Immunity [CRC] (Equipe labellisée Ligue contre le cancer)
Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138))
École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université de Paris (UP)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université de Paris (UP)
CHU Pontchaillou [Rennes]
ARN régulateurs bactériens et médecine (BRM)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-CHU Caen
Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)
École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Cité (UPCité)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Cité (UPCité)
Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Jonchère, Laurent
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Cité (UPCité)-École pratique des hautes études (EPHE)
Source :
Antimicrob Agents Chemother, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, American Society for Microbiology, 2020, 64 (10), ⟨10.1128/AAC.01261-20⟩, Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2020, 64 (10), ⟨10.1128/AAC.01261-20⟩
Publication Year :
2020

Abstract

International audience; Enterococcus faecium has become a major opportunistic pathogen with the emergence of vancomycin-resistant enterococci (VRE). As part of the gut microbiota, they have to cope with numerous stresses including effects of antibiotics and other xenobiotics, especially in patients hospitalized in intensive care units (ICUs) who receive many medications. The aim of this study was to investigate the impact of the most prescribed xenobiotics for ICU patients on fitness, pathogenicity and antimicrobial resistance of the vanB-positive E. faecium Aus0004 reference strain. Several phenotypic analyses were carried out and we observed that caspofungin, an antifungal agent belonging to the echinocandins family, had an important effect on E. faecium growth in vitro. We confirmed this effect by electron microscopy and peptidoglycan analysis and showed that, even at a subinhibitory concentration (¼ × MIC, 8 mg/L), caspofungin had an impact on cell wall organization especially in abundance of some muropeptide precursors. By RNA-seq, it was also shown that around 20% of the transcriptome were altered in the presence of caspofungin with 321 and 259 significantly upregulated and downregulated genes, respectively. Since the fungal target of caspofungin (i.e., beta-(1,3)-glucan synthase) was absent in bacteria, the mechanistic pathway of caspofungin activity was investigated. The repression of genes involved in the pyruvate metabolism seemed to have a drastic impact on bacterial cell viability while decrease of glycerol metabolism could explain the conformational modifications of peptidoglycan. This is the first report of caspofungin antibacterial activity against E. faecium, highlighting the potential impact of non-antibiotic xenobiotics against bacterial pathogens.

Details

ISSN :
10986596 and 00664804
Volume :
64
Issue :
10
Database :
OpenAIRE
Journal :
Antimicrobial agents and chemotherapy
Accession number :
edsair.doi.dedup.....29157f33073b96e58cd2d78ecc573284
Full Text :
https://doi.org/10.1128/AAC.01261-20⟩