*E. coli* Supprime *S. aureus* dans les Biofilms d'Implants Articulaires et Modifie la Réponse aux Antibiotiques

Les infections périprothétiques (IPP) touchent environ 2 % des plus d'un million de patients qui subissent chaque année une arthroplastie totale des articulations, et elles sont associées à une morbi-mortalité élevée. Bien que <i>Staphylococcus aureus</i> soit responsable de 20 à 40 % des IPP postopératoires précoces, les infections polymicrobiennes — impliquant deux organismes ou plus — surviennent dans 6 à 40 % des cas et sont associées à des taux d'échec thérapeutique dépassant 70 %. Malgré ce fardeau clinique, la façon dont différentes espèces bactériennes interagissent au sein des biofilms associés aux implants reste mal comprise. Cette étude du Massachusetts General Hospital et de la Harvard Medical School a directement examiné la dynamique de coexistence de <i>S. aureus</i> et d'<i>E. coli</i> dans des biofilms à double espèce sur des surfaces d'implants en acier inoxydable sur une période de 48 heures.

À l'aide de méthodes de comptage sur plaque, de coloration de Gram fluorescente, de microscopie électronique à balayage (MEB) et d'un profilage de l'expression génique, les chercheurs ont suivi la viabilité, la structure et l'adaptation moléculaire des biofilms. Dans des expériences de coculture avec du <i>S. aureus</i> sensible à la méticilline (SASM), <i>E. coli</i> a réduit la viabilité du biofilm de SASM de plus de 3 logs à la fois à 6 heures (p=0,031) et à 24 heures (p=0,0004), le SASM tombant en dessous du seuil de détection à 48 heures (p=0,0075). Pour le <i>S. aureus</i> résistant à la méticilline (SARM), la viabilité était initialement élevée à 6 heures (p=0,013), mais est tombée en dessous du seuil de détection à 24 heures (p=0,00076), avant de se redresser légèrement tout en demeurant significativement supprimée à 48 heures (p=0,022). La viabilité d'<i>E. coli</i> n'était affectée dans aucune des deux conditions de coculture.

La microscopie à fluorescence a confirmé visuellement ces dynamiques : le SASM viable est passé de 78 % à 14 % de la population du biofilm à 48 heures, tandis qu'<i>E. coli</i> est passé de 22 % à 86 %. Avec le SARM, le <i>S. aureus</i> viable est tombé de 29 % à seulement 2 %, tandis qu'<i>E. coli</i> est passé de 71 % à 98 %. Les images de MEB ont révélé des modifications morphologiques dans les deux espèces — les agrégats de <i>S. aureus</i> sont devenus affaissés et clairsemés au fil du temps, tandis qu'<i>E. coli</i> a développé une croissance en chaînes et semble avoir bénéficié de la matrice extracellulaire de <i>S. aureus</i> pour son attachement initial. À noter que le <i>S. aureus</i> récupéré à partir de biofilms à double espèce a formé des variants à petites colonies (VPC) sur gélose sélective, un phénotype associé à la tolérance aux antibiotiques et aux infections chroniques.

Les tests de sensibilité aux antibiotiques ont révélé des effets frappants et spécifiques aux souches. La concentration minimale d'éradication du biofilm (CMEB) de la gentamicine pour le SASM a chuté de façon spectaculaire en présence d'<i>E. coli</i> — de 100–500 µg/mL dans les biofilms monoespèces à moins de 10–25 µg/mL dans les biofilms à double espèce (p=0,0076 à 6 h ; p=0,0067 à 24 h). En revanche, le SARM a montré une variation limitée de la CMEB à la gentamicine. Paradoxalement, la CMEB à la gentamicine d'<i>E. coli</i> a augmenté dans les conditions à double espèce — de 25–50 µg/mL en monoespèce à jusqu'à 500 µg/mL en coculture avec le SASM — ce qui suggère que l'environnement polymicrobien confère une résistance protectrice à <i>E. coli</i>, même en sensibilisant le SASM.

Le profilage de l'expression génique a révélé des adaptations au niveau moléculaire dans les deux organismes. <i>S. aureus</i> a sous-régulé les gènes d'adhésion et d'association aux biofilms, tout en surexprimant les voies de réponse au stress. <i>E. coli</i> a présenté une régulation différentielle des gènes de virulence et de biofilm dans le contexte à double espèce. Ces résultats suggèrent collectivement que la compétition interspécifique remodèle le paysage infectieux d'une manière que les protocoles thérapeutiques actuels ne prennent pas en compte. La suppression de <i>S. aureus</i> par <i>E. coli</i> pourrait théoriquement être exploitée à des fins thérapeutiques, mais l'augmentation simultanée de la résistance aux antibiotiques d'<i>E. coli</i> et l'émergence de VPC de <i>S. aureus</i> complexifient ce tableau. Les auteurs appellent à une validation in vivo et à des études mécanistiques pour traduire ces résultats en stratégies de traitement optimisées des IPP polymicrobiennes.