Intitulé : Persistance des infections à Staphylococcus aureus : perspectives thérapeutiques liées à la caractérisation d’un système toxine-antitoxine.
Descriptif :
Staphylococcus aureus est une bactérie commensale de l’Homme mais également un redoutable pathogène responsable d’infections chroniques comme les ostéomyélites, les infections sur matériels implantés et pulmonaires chez les patients immunodéprimés. Le dernier rapport de l’OMS a classé les infections à S. aureus résistantes aux antibiotiques comme priorité urgente pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le succès des infections à S. aureus est conditionné par sa capacité d’adaptation à un nouvel environnement via la régulation de l’expression de nombreux gènes. Cette régulation peut se faire par le biais d’ARN régulateurs (ARNreg). S. aureus exprime une centaine d’ARNreg que nous avons compilé dans la base de données SRD (http://srd.genouest.org/). Parmi ces ARNreg, nous avons démontré que certains constituent des systèmes toxine-antitoxine de type I (Sayed et al, 2012 ; Pinel-Marie et al, 2014 ; Riffaud et al, 2019 ; Germain-Amiot et al, 2019). Ces systèmes sont constitués d’un peptide toxique, dont la surexpression ectopique tue la cellule ou confère une stase bactérienne, et d’une antitoxine de type ARN qui réprime l’expression de la toxine. Les fonctions biologiques attribuées à ces systèmes sont le maintien d’éléments génétiques mobiles, l’adaptation aux stress environnementaux et la formation de bactéries persistantes aux antibiotiques.
Le projet de thèse portera sur la caractérisation fonctionnelle du système toxine-antitoxine SprG1/SprF1. Nous avons montré que l’ARN SprG1 produit deux peptides membranaires dont l’expression est inhibée par l’antitoxine SprF1. La surexpression de ces deux peptides induit la mort de S. aureus. De plus, ces deux peptides sont excrétés et capables de lyser les bactéries compétitrices et les érythrocytes humains. Récemment, nous avons démontré que l’antitoxine SprF1 interagit avec les ribosomes pour moduler la synthèse protéique ainsi que la formation de bactéries persistantes aux antibiotiques chez S. aureus (Pinel-Marie et al, en révision dans Nature Microbiology). Ces bactéries persistantes, impliquées dans la chronicité des infections bactériennes, sont associées à la survie dans les cellules de l’hôte ou bien sont retrouvées à l’intérieur d’un biofilm. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet de thèse est (i) d’évaluer, à l’échelle cellulaire, l’implication du système SprG1/SprF1 dans la formation de biofilms par S. aureus et la persistance de S. aureus au sein des cellules de l’hôte et (ii), à l’échelle moléculaire, d’identifier l’ensemble des partenaires moléculaires des ARN SprG1 et SprF1 pour décrypter les mécanismes de régulations mis en jeu.
Ce projet de thèse se décompose en 2 parties :
1- Etude de l’implication du système toxine-antitoxine SprG1/SprF1 dans la formation de biofilms par S. aureus, l’internalisation et la persistance de S. aureus au sein des cellules de l’hôte. Nous étudierons l’effet de la délétion et de la surexpression de ces deux ARN sur la formation de biofilms par S. aureus et sur sa capacité à persister dans les cellules de l’hôte par des techniques in vitro et in vivo sur modèles murins. Afin de favoriser la formation de bactéries persistantes, nous réaliserons ces expériences en présence ou non d’antibiotiques.
2- Identification des cibles moléculaires directes des ARN SprG1 et SprF1. Nous souhaitons identifier les cibles ARN SprG1 et SprF1 par la technologie MAPS. Une alternative à cette approche de séquençage à haut débit des ARN nous permettra d’identifier les cibles protéiques par spectrométrie de masse. Nous sélectionnerons les cibles présentant un niveau d’enrichissement important et décrypterons les mécanismes moléculaires de régulations sous-jacents par les techniques maitrisées au sein du laboratoire (systèmes rapporteurs à double plasmides, gels retards, western blots, RT-qPCR, détermination de structures secondaires d’ARN par des sondes structurales en solution, toeprints).
L’analyse combinée des données issues des deux parties de la thèse permettra de mieux comprendre le rôle du système SprG1/SprF1 dans la persistance des infections à S. aureus afin de proposer, à terme, de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement anti-staphylococcique, notamment dans le cas des infections chroniques.
Date de fin d’annonce : 19 avril 2020
Contact :
yoann.augagneur@univ-rennes1.fr
marie-laure.pinel@univ-rennes1.fr
Compétences scientifiques et techniques requises par le candidat :
Etudiant prêt à s’investir dans un projet combinant biologie moléculaire (clonage de gènes, RT-qPCR, western blot, RNAseq), et biologie cellulaire (microbiologie, culture cellulaire) et biochimie (captures de cibles ARN et protéines par affinité).
Etudiant de nationalité française.
