Clostridioides difficile est un pathogène bactérien anaérobie sporulé capable d’infliger de graves dommages au tractus gastro-intestinal humain (GI) en produisant des toxines. C. difficile est responsable de près d’un demi-million de cas par an, avec ~30 000 décès (CDC, 2015). Le traitement de l’infection à C. difficile (ICD) ajoute un coût important au système de santé déjà mis à rude épreuve (~4,8 milliards de dollars)1,2,3. Les personnes les plus à risque sont les personnes immunodéprimées, exposées aux antibiotiques et/ou les personnes âgées, toutes des populations qui continuent de croître de manière significative aux États-Unis et dans le monde entier 4,5,6,7.
C. difficile dépend fortement de l’état du microbiote gastro-intestinal de l’hôte et, à ce titre, le traitement antibiotique est un facteur prédisposant clé à l’ICD. L’identification d’isolats cliniques de C. difficile résistants aux antibiotiques complique davantage le traitement 8,9,10. De plus, entre 15 % et 30 % des patients traités par antibiotiques pour une ICD échoueront au traitement initial 5,11,12,13,14,15,16. Lorsqu’un patient subit un épisode de récidive, la probabilité d’épisodes de récidive augmente à 45 % à 64 % (facteur de récidive) et s’accompagne d’un risque accru d’autres échecs du traitement16,17. Il est important de noter que la plupart des cas de rechute de l’ICD sont causés par la souche originale qui a établi le premier épisode d’infection chez l’hôte18,19, ce qui suggère une colonisation continue par C. difficile même après un traitement réussi. Bien qu’il ait été démontré que les spores persistent dans le tractus gastro-intestinal et entraînent une rechute dans des modèles ex vivo et murins20, les biofilms de C. difficile et leur rôle dans la maladie et la rechute sont sous-explorés. Les biofilms sont des communautés microbiennes protégées par une matrice extracellulaire autoproduite, une caractéristique qui les rend très récalcitrants aux agressions environnementales telles que le traitement antibiotique et les réponses immunitaires21. De plus, la formation de biofilms est un facteur de virulence important 22,23,24,25 et dans les infections bactériennes, telles que celles causées par Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa, les biofilms sont essentiels dans la récidive et les manifestations chroniques 26,27. Récemment, les biofilms de C. difficile ont été suggérés comme réservoir d’infections récurrentes 28,29,30 et représentent donc une cible de grande valeur pour le traitement et/ou la prévention de la récidive de l’ICD.
Les modèles actuels pour étudier les biofilms de C. difficile comprennent les modèles de biofilms de colonies31,32, les microfermenteurs33, les modèles de chimiostats intestinaux34,35 et les systèmes de culture liquide utilisant des flacons ou des plaques à puits36,37. Tous ces modèles ont fourni des informations clés sur les biofilms de C. difficile à des stades de développement distincts et dans des environnements distincts. Cependant, certains de ces modèles (c’est-à-dire les microfermenteurs, les modèles intestinaux de chimiostat, les biofilms de colonie) ne conviennent pas aux efforts de découverte de médicaments. À ce jour, la plupart des études impliquant des efforts de découverte de médicaments se sont concentrées sur le mode de vie planctonique de C. difficile 38,39,40,41. Par conséquent, le protocole décrit ici vise à adapter, normaliser et valider le modèle existant de biofilm sur plaque à 96 puits dans le but de développer une plate-forme pour les bibliothèques de criblage afin d’identifier les molécules repositionnables capables de tuer les biofilms de C. difficile établis (âgés de 24 heures). La validation du protocole a été effectuée en comparant les capacités de formation de biofilms entre une souche adaptée en laboratoire (630 δerm) et un isolat clinique épidémique (souche UK1 isolée lors d’une épidémie en 2006 à l’hôpital de Stoke-Mandeville au Royaume-Uni42). La formation de biofilms a été quantifiée à l’aide du test classique du violet cristallin pour mesurer la biomasse et d’un test métabolique pour mesurer la viabilité des biofilms. Des différences significatives dans les capacités de formation de biofilm entre les souches ont été identifiées, suggérant des implications cliniques potentielles. De plus, le test a été utilisé pour déterminer les profils de sensibilité aux antibiotiques des biofilms établis. Enfin, à titre de preuve de concept, le coffret Global Health Priority de Medicines for Malaria Venture (MMV), une organisation à but non lucratif axée sur la découverte de nouvelles thérapies contre des maladies négligées telles que le paludisme, a été passé au crible pour identifier des composés ayant une activité contre les biofilms établis de C. difficile. Le protocole décrit ici adapte et valide un test de biofilm classique pour une utilisation comme plateforme de criblage de médicaments ciblant les biofilms matures.