Evaluation in vitro de l’activité antibactérienne des extraits des plantes aromatiques sur Klebsiella pneumoniae productrice de β-lactamase à spectre élargi

Abstract

Les infections causées par les bactéries multirésistantes sont devenues un problème majeur de santé publique mondiale, en particulier par l'acquisition de β-lactamases à spectre élargi et la capacité de formation de biofilm. Il est donc urgent de mettre à disposition de nouvelles molécules naturelles qui ont des effets antibactériens et qui peuvent agir contre ces souches multirésistantes en tant que sources prometteuses d'alternatives naturelles aux médicaments. L’étude proposée est d’évaluer l’effet inhibiteur de trois huiles essentielles (Origanum glandulosum, Lavandula dentata et Mentha pulegium) sur des souches de Klebsiella pneumoniae productrice de β-lactamase à spectre élargi d’origine hospitalière. En déterminant leur mécanisme d’action par la mesure de la libération des composants cellulaires absorbant à 260 nm, la cytotoxicité dans les lymphocytes humains, la génération des espèces réactives de l’oxygène (ERO) et l'observation des effets des huiles essentielles au niveau de la paroi cellulaire par microscopie électronique. Les compositions des huiles essentielles des plantes ont également été analysées par GC-MS. L’incidence de K. pneumoniae BLSE a été de 37,5%. L’analyse par PCR de ces dernières, a révélé la présence de gène bla CTX-M du groupe 1 avec un pourcentage élevé (86,7%), dont 46,7% d’eux étaient des productrices modérés de biofilm. Les souches de Klebsiella pneumoniae BLSE ont montré une grande sensibilité aux HEs d’Origanum glanduloum et de Mentha pulegium. Elles ont donné en moyenne respectivement, une zone d’inhibition 43,45 / 13.06 mm, une CMI= 5,14 / 7.22 mg/mL et une CMB= 7,35 / 10.64 mg/mL. Par contre l’huile essentielle de Lavandula dentata était moins active. Les composés présentaient un bon profil de sécurité contre les lymphocytes après 24 heures d'incubation et la présence de matériaux absorbants à 260 nm dans les filtrats de K. pneumoniae traités. Le test de génération des ERO a montré des effets inhibiteurs sur la production des leucocytes polymorphonucléaires ERO par rapport aux cellules témoins. De plus, il y a des altérations dans la paroi cellulaire ainsi que la perte de contenu cytoplasmique visualisé par MET. Les résultats de cette étude suggèrent que nos huiles essentielles peuvent être utilisées comme source d'agents antibactériens naturels avec des applications pharmacologiques potentielles. Mots clé : Klebsiella pneumoniae, PCR, β-lactamase, huile essentielle, activité antibactérienne, cytotoxicité.

Abstract Infections caused by multidrug-resistant bacteria have become a major global public health problem, in particular through the acquisition of extended spectrum β-lactamases and the ability to form biofilm. It is therefore urgent to make available new natural molecules which have antibacterial effects and which can act against these multiresistant strains as promising natural sources of alternatives to drugs. The proposed study is to evaluate the inhibitory effect of three essential oils (Origanum glandulosum, Lavandula dentata, Mentha pulegium) on strains of Klebsiella pneumoniae extended spectrum β-lactamase producing from hospital. Determining their mechanism of action by measuring the release of cellular components absorbing at 260 nm, cytotoxicity in human lymphocytes, generation of reactive oxygen species (ROS) and observing the effects of essential oils on the cellular wall by electron microscopy. The compositions of essential oils of plants were also analyzed by GC-MS. The incidence of K. pneumoniae ESBL was 37.5%. PCR analysis of these revealed the presence of bla CTX-M group 1 gene with a high percentage (86.7%), and 46.7% of them were moderate biofilm producers. The ESBL K. pneumoniae strains showed great sensitivity to Origanum glanduloum and Mentha pulegium EOs. They gave on average, respectively, a zone of inhibition 43.45 / 13.06 mm, a MIC = 5.14 / 7.22 mg / mL and a CMB = 7.35 / 10.64 mg / mL. On the other hand, the essential oil of Lavandula dentata is less active. The compounds exhibited a good safety profile against lymphocytes after 24 hours of incubation and the presence of absorbent material at 260 nm in the treated K. pneumoniae filtrates. ROS production in polymorphonuclear leukocytes decreases when treated with O. glandulosum and L. dentata extracts compared to the control. In particular, the extract of O. glandulosum is more active than that of L. dentate. In addition, there are alterations in the cell membrane Thus, the loss of cytoplasmic content visualized by TEM. The results of this study suggest that our essential oils can be used as a source of natural antibacterial agents with potential pharmacological applications. Keywords: Klebsiella pneumoniae, PCR, β-lactamase, essential oil, antibacterial activity, cytotoxicity