Pathogénie bactérienne et stratégies anti-infectieuses

LES PROJETS

1. Mécanismes de persistance chez Brucella en condition de déplétion en oxygène

Les espèces classiques de Brucella pathogènes pour l'Homme ont la capacité de persister, provoquant l'infection chronique de certains organes cibles comme le foie et la rate, souvent associée à la formation de granulomes ou d'abcès. Le stade chronique de l'infection est en général très difficile à traiter. Avec Mycobacterium tuberculosis, les brucelles sont parmi les pathogènes intracellulaires modèles les plus appropriés pour l'étude des infections bactériennes chroniques. Les sites de persistance sont caractérisés par des conditions hypoxiques ou anoxiques, nécessitant l'adaptation spécifique du pathogène. Après avoir démontré in vitro et in vivo, le rôle central du système à deux composants RegB/RegA dans cette adaptation, nous avons mis en évidence l’impact majeur du régulateur transcriptionnel RegA dans la persistance chez B. suis. La comparaison des transcriptomes et protéomes des souches sauvage et mutante ΔregA dans notre modèle de persistance in vitro, basé sur une déplétion progressive en oxygène, a amorcé notre étude des voies métaboliques productrices d'énergie dans ces conditions. Le gène aceA, sous le contrôle de RegA, code pour l'isocitrate lyase indispensable pour la multiplication et la persistance de B. suis au cours de l’infection in vivo, comme c’est le cas pour M. tuberculosis. De plus, l’enzyme de B. suis favorise la persistance in vitro, en présence d’acides gras. Chez l’hôte, B. suis pourrait donc être capable d'utiliser les acides gras comme source d'énergie. Par conséquent, les études en cours concernent la régulation et le rôle des gènes d’intérêt, tel qu’aceA, dans la dégradation des acides gras potentiellement employée par cette bactérie pour l’adaptation aux conditions spécifiques de l’infection. Le phénotype des mutants correspondants sera analysé in vitro dans notre modèle de persistance et/ou sous anaérobiose directe, in cellulo par infection de macrophages hypoxiques et in vivo. La fonction biologique de ces gènes sera caractérisée par des tests enzymatiques. Par ailleurs, des sites de liaison potentiels de RegA identifiés in silico seront validés par la technique EMSA avec la protéine RegA recombinante que nous avons purifiée. La caractérisation de ces gènes et de leur modalité de régulation par RegA permettra une meilleure compréhension des mécanismes d’adaptation mis en jeu dans la persistance en hypoxie, chez une espèce de Brucella classiquement rencontrée dans les cas de contaminations humaines.
En collaboration avec une équipe de cliniciens, ces approches pourraient être appliquées aux systèmes homologues impliqués dans l’infection chronique provoquée par le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa.






2. Physiologie et potentiel pathogène de nouvelles espèces de Brucella

Les espèces atypiques de Brucella récemment décrites incluent B. microti et B. inopinata mais aussi des souches isolées de grenouilles africaines, défiant ainsi le dogme décrivant Brucella sp. comme exclusivement associée aux hôtes mammifères. Notre équipe s'intéresse à ces nouvelles espèces afin de caractériser leur capacité accrue de croissance et d'adaptation aux stress environnementaux, et d'identifier leurs facteurs de virulence, car le potentiel pathogène de ces espèces pour l'Homme est inconnu. L'adaptation aux stress comme le pH acide rencontré dans l'environnement, dans certains aliments et chez l'hôte (jus gastrique et vacuole intracellulaire précoce), et à l'environnement intracellulaire du macrophage fait partie des études en cours grâce à l'approche globale d'analyse transcriptomique à haut débit "RNA Seq". Nous espérons ainsi identifier les facteurs bactériens en cause et élucider les mécanismes à l'origine de la multiplication et/ou résistance élevée de B. microti à un pH acide in vitro et in cellulo. Chez les espèces transmises par voie orale, comme Escherichia coli et Shigella flexneri, mais également B. microti, le système GAD (glutamate décarboxylase-dépendant) est un des systèmes majeurs impliqués dans la résistance au pH acide extrême. L'équipe poursuit son travail sur ce sujet dans cet organisme modèle: les caractéristiques fonctionnelles de GAD sont comparées entre souches atypiques de Brucella et les rôles des autres gènes localisés dans le même locus génique que gadBC sont en cours d'étude. Nous avons également identifié et caractérisé récemment un deuxième système d'acido-résistance fonctionnel chez B. microti et les autres espèces atypiques de Brucella, AR2-Q, qui est glutaminase-dépendant (GlsA) et dont l'activité semble couplée à celle du système GAD. Enfin, nous travaillons sur l'identification des facteurs de régulation de ces systèmes et nous envisageons d'utiliser la technique EMSA avec les protéines de B. microti et les séquences ADN localisées en amont du locus gad-glsA. Ce projet est réalisé en étroite collaboration avec l'équipe du Pr. D. De Biase (Institut Pasteur, Univ. La Sapienza, Rome).



 







POST-DOC, THESES, STAGES

Nous accueillons des candidats avec une formation en microbiologie, génétique moléculaire ou biochimie mais aussi des chercheurs microbiologistes (CNRS, INSERM, Université) intéressés par les projets de l'équipe.
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2017

1. Abdou E, Jiménez de Bagüés MP, Martínez-Abadía I, Ouahrani-Bettache S, Pantesco V, Occhialini A, Al Dahouk S, Köhler S, Jubier-Maurin V.
RegA plays a key role in oxygen-dependent establishment of persistence and in isocitrate lyase activity, a critical determinant of in vivo Brucella suis pathogenicity.
Front Cell Infect Microbiol, 2017, 7: 186.

2. Al Dahouk S, Köhler S, Occhialini A, Jiménez de Bagüés MP, Hammerl JA, Eisenberg T, Vergnaud J, Cloeckaert A, Zygmunt MS, Whatmore AM, Melzer F, Drees KP, Foster JT, Wattam AR, Scholz HC.
Brucella spp. of amphibians comprise genomically diverse motile strains competent for replication in macrophages and survival in mammalian hosts.
Sci Rep (Sci Rep UK), 2017, 7: 44420.

3. Freddi L, Damiano MA, Chaloin L, Pennacchietti E, Al Dahouk S, Köhler S, De Biase D, Occhialini A.
The glutaminase-dependent system confers extreme acid resistance to new species and atypical strains of Brucella.
Front Microbiol, 2017, 8: 2236.

2015

1. Damiano MA, Bastianelli D, Al Dahouk S, Köhler S, Cloeckaert A, De Biase D, Occhialini A.
Glutamate decarboxylase-dependent acid resistance in Brucella spp.: Distribution and contribution to fitness under extreme acid conditions.
Appl Environ Microbiol, 2015, 81: 578-586.

2. Grassini G, Pennachietti E, Cappadocio F, Occhialini A, De Biase D.
Biochemical and spectroscopic properties of Brucella microti glutamate decarboxylase, a key component of the glutamate-dependent acid resistance system.
FEBS Open Bio, 2015, 5: 209-218.

3. Ombouma J, Vullo D, Köhler S, Supuran CT, Winum JY.
N-glycosyl-N-hydroxysulfamides as potent inhibitors of Brucella suis carbonic anhydrases.
J Enzyme Inhib Med Chem, 2015, 30:1010-1012.

4. Riafrecha L, Vullo D, Ouahrani-Bettache S, Köhler S, Dumy P,  Winum JY,   Supuran CT, Colinas PA.
Inhibition of b-carbonic anhydrases from Brucella suis with C-cinnamoyl glycosides incorporating the phenol moiety.
J Enzyme Inhib Med Chem, 2015, 30:1017-1020.

2014

1. D’ambrosio K, Lopez M, Dathan NA, Ouahrani-Bettache S, Köhler S, Ascione G, Monti SM, Winum J-Y, De Simone G.
Structural basis for the rational design of new anti-Brucella agents: the crystal structure of the C366S mutant of L-histidinol dehydrogenase from Brucella suis.
Biochimie, 2014, 97: 114-120.

2. Turtaut F, Lopez M, Ouahrani-Bettache S, Köhler S, Winum JY.
Oxo- and thiooxo-imidazo(1,5-c)pyrimidine molecule library: beyond their interest in inhibition of Brucella suis histidinol dehydrogenase, a powerful protection tool in the synthesis of histidine analogues.
Bioorg Med Chem Lett, 2014, 24: 5008-5010.

2013

1. Abdou E, Deredjian A, Jiménez de Bagüés MP, Köhler S, Jubier-Maurin V.
RegA, the transcriptional regulator of the two-component system RegB/RegA of Brucella suis, is a controller of both oxidative respiration and denitrification, required for chronic infection in mice.
Infect Immun, 2013, 81: 2053-2061.

2. Al Dahouk S, Jubier-Maurin V, Neubauer H, Köhler S.
Quantitative analysis of the Brucella suis proteome reveals metabolic adaptation to long-term nutrient starvation.
BMC Microbiology, 2013, 13:199.

3. Hanna N, Ouahrani-Bettache S, Drake KL, Adams LG, Köhler S, Occhialini A.
Global Rsh-dependent transcription profile of Brucella suis during stringent response unravels adaptation to nutrient starvation and cross-talk with other stress responses.
BMC Genomics, 2013, 14: 459.

2012

1. Maresca A, Scozzafava A, Köhler S, Winum JY, Supuran C.
Inhibition of beta-carbonic anhydrases from the bacterial pathogen Brucella suis with inorganic anions.
J Inorgan Biochem, 2012, 110: 36-39.

 2. Occhialini A, Jiménez de Bagüés MP, Saadeh B, Bastianelli D, Hanna N, de Biase D, Köhler S.
The glutamic acid decarboxylase system of the new species Brucella microti contributes to its acid resistance and to oral infection of mice. 
J Infect Dis, 2012, 206: 1424-1432.

2011

1. Abdo MR, Joseph P, Mortier J, Turtaut F, Montero JL, Masereel B, Köhler S, Winum JY.
Anti-virulence strategy against Brucella suis: synthesis, biological evaluation and molecular modeling of selective histidinol dehydrogenase inhibitors.
Org Biomol Chem, 2011, 9: 3681-3690.
Sélectionné comme "HOT article" par le Board Editorial.

2. Hanna N, Jiménez de Bagüés MP, Ouahrani-Bettache S, El yakhlifi Z, Köhler S, Occhialini A.
The virB operon is essential for lethality of Brucella microti in the Balb/c murine model of infection.
J Infect Dis, 2011, 203: 1129-1135.

3. Joseph P, Ouahrani-Bettache S, Montero JL, Nishimori I, Minakuchi T, Vullo D, Scozzafava A, Winum JY, Köhler S, Supuran CT.
A new beta-carbonic anhydrase from Brucella suis, its cloning, characterization and inhibition with sulfonamides and sulfamates, leading to impaired pathogen growth.
Bioorg Med Chem, 2011, 19: 1172-1178.

4. Turtaut F, Ouahrani-Bettache S, Montero JL, Köhler S, Winum JY.
Synthesis and biological evaluation of a new class of anti-Brucella compounds targeting histidinol dehydrogenase: a-O-arylketones and a-S-arylketones derived from histidine.
Med Chem Commun, 2011, 2: 995-1000.

2010

1. Jiménez de Bagüés MP, Ouahrani-Bettache S, Quintana JF, Mitjana O, Hanna N, Bessoles S, Sanchez F, Scholz HC, Lafont V, Köhler S, Occhialini A.
The new species Brucella microti replicates in macrophages and causes death in murine models of infection.
J Infect Dis, 2010, 202: 3-10.
A fait l'objet d'un commentaire éditorial dans le même numéro:
Morris JG, Southwick FS. Brucella, voles, and emerging pathogens. J Infect Dis, 2010, 202: 1-2.

2. Joseph P, Turtaut F, Ouahrani-Bettache S, Montero JL, Nishimori I, Minakuchi T, Vullo D, Scozzafava A, Köhler S, Winum JY, Supuran C.
Cloning, characterization and inhibition studies of a  b-carbonic anhydrase from Brucella suis.
J Med Chem, 2010, 53: 2277-2285.

3. Vullo D, Nishimori I, Scozzafava A, Köhler S, Winum JY, Supuran C.
Inhibition studies of a b-carbonic anhydrase from Brucella suis with a series of water soluble glycosyl sulfanilamides.
Bioorg Med Chem Lett, 2010, 20: 2178-2182.

Articles de revues

2017

Köhler S, Ouahrani-Bettache S, Winum J-Y.
Brucella suis carbonic anhydrases and their inhibitors: Towards alternative antibiotics?
J Enzyme Inhib Med Chem 32: 683-687.

2012

Lopez M, Köhler S, Winum J-Y.
Zinc metalloenzymes as new targets against the bacterial pathogen Brucella.
J Inorgan Biochem 111: 138-145.

2010

Winum J-Y, Köhler S, Supuran C.T.
Brucella carbonic anhydrase: New targets for designing anti-infective agents.
Curr Pharmaceut Design 16: 3310-3316.

 

Chapitres de livres

2016

1. Köhler S, Dessolin J, Winum J-Y.
Inhibitors of histidinol dehydrogenase.
Top. Med. Chem. 22: 35-46 (chapter 7), Springer International Publishing.

2. Köhler S, Hanna N, Ouahrani-Bettache S, Drake KL, Adams LG, Occhialini A.
Global Rsh-dependent transcription profile of Brucella suis during stringent response unravels adaptation to nutrient starvation and cross-talk with other stress responses.
In Stress and Environmental Control of Gene Expression in Bacteria; F. J. de Bruijn (editor); Chapter 7.2., p. 489-499. Wiley-Blackwell Publishers.

2012

Baron C, Winum JY, Köhler S. Novel targets for antibacterial agents in Brucella sp.  In Brucella: Molecular Microbiology and Genomics; I. Lopez-Goni and D. O'Callaghan (editors); Chapter 12, p. 225-241. ISBN: 978-1-904455-93-6. Caister Academic Press.

Autre publication

2011


Brèves du CNRS
Article suite à la publication d'Abdo et al., Org. Biomol. Chem. , 2011 (voir ci-dessus). Disponible sur le site suivant:

http://www.cnrs.fr/insb/recherche/parutions/articles2011/s-kohler.htm


Brevets

2010

Extension internationale brevet N° 2 938 258:
"Histidinol dehydrogenase inhibitors and their use as drugs". PCT WO 2010/055254 A1.
J-Y. Winum, J-L. Montero, S. Köhler.


Brevet Français, 14 mai 2010, N° 2 938 258 (publication définitive):
"Inhibiteurs de l’histidinol déshydrogénase et leur utilisation en tant que médicament".

Locales :

  • L. CHALOIN, IRIM – UMR 9004, Montpellier.
  • J.-Y. WINUM, IBMM - UMR 5247, Montpellier.
  • V. PANTESCO, IRMB - INSERM, CHRU, Montpellier.

Nationales :

  • A. CLOECKAERT, UMR 1282 INRA, Tours.
  • J. DESSOLIN, CBMN - UMR 5248, Bordeaux.

Internationales :

  • S. AL DAHOUK, BfR Berlin, Germany.
  • D. DE BIASE, Univ. La Sapienza / Institut Pasteur, Rome, Italy.
  • M.-P. JIMENEZ DE BAGUES, CITA Zaragoza, Spain.
  • P. MATTARELLI, Univ. of Bologna, Italy.
  • I. MORIYON, Univ. of Pamplona, Spain.
  • C. SUPURAN, Univ. of Florence, Italy
Membres de l'équipe

 








Stephan Köhler
- DR2 INSERM, HDR Bactériologie.










Véronique Jubier-Maurin
- CR1 CNRS, HDR Bactériologie.










Alessandra Occhialini-Cantet
- MCF Université Montpellier, HDR Bactériologie.










Safia Ouahrani-Bettache
- IEHC INSERM.









Jorge de la Garza
- Doctorant CBS2 Montpellier. Financement: Infectiopôle Sud/Conacyt, Mexique.

 





Ils ont travaillé avec nous

Chercheurs post-doctoraux

2014 à 2017 :
 

2014 à 2016 :

Maria Alessandra DAMIANO, Boursière Infectiopôle Sud

Mécanismes moléculaires de résistance au stress

 acide de Brucella.

Responsable scientifique : A. Occhialini

Situation actuelle : Post-doc à l'IGMM/Montpellier

 

2012

Abdelkarim MAHDHI, Boursier Infectiopôle Sud

Mécanismes de croissance rapide et de la résistance à l'acidité de nouvelles espèces de Brucella.

Responsable scientifique : A. Occhialini

Situation actuelle : Maître de Conférences en Tunisie

 

2010 à 2013

Marie LOPEZ, CDD ANR

L'histidinol déshydrogénase: Une nouvelle cible thérapeutique contre les agents étiologiques de la brucellose et de la tuberculose.

Responsables scientifiques : S. Köhler – J.-Y. Winum

Situation actuelle : CR CNRS, USR 3388, Toulouse

 

Doctorants

Depuis 2016

Jorge DE LA GARZA, ED CBS2 Univ. Montpellier

Potentiel pathogène et capacités adaptatives de Brucella sp. en condition de stress acide et dans les cellules phagocytaires de l'hôte.

Directeurs de thèse: S. Köhler - A. Occhialini

 

2014 à 2017

Luca FREDDI, ED CBS2 Univ. Montpellier

Mécanismes d’acido-résistance extrême chez les souches nouvelles et atypiques de Brucella

Responsable scientifique : A. Occhialini

Situation actuelle : Chercheur, Anses, Maisons-Alfort

 

2010 à 2013

Bashir SAADEH, ED CBS2 UM2 Montpellier

Characterization and search for virulence-related factors in “Classical” and “New” Brucella species.

Directeurs de thèse: D. O'Callaghan - A. Occhialini

Situation actuelle : post-doc, IPBS, Toulouse.

2009 à 2013

Elias ABDOU, ED CBS2 UM2 Montpellier

Régulation de l’établissement de la persistance par RegBA chez  Brucella suis

Directeur de thèse: V. Jubier-Maurin

Situation actuelle : Enseignant, Université de Beyrouth, Liban

 

2008 à 2011

Nabil HANNA, ED CBS2 UM2 Montpellier

Caractérisation du régulon de la réponse stringente chez Brucella suis et étude des facteurs de virulence impliqués dans le phénotype d’infection atypique chez Brucella microti.

Directeurs de thèse: S. Köhler - A. Occhialini

Situation actuelle : Maitre Assistant, Université de Genève, Suisse.

 

2008 à 2011

François TURTAUT, ED Sciences Chimiques UM2 Montpellier

Conception, synthèse et évaluation biologique d’inhibiteurs de l’histidinol déshydrogénase de bactéries à développement intracellulaire.

Directeurs de thèse: S. Köhler – J.Y. Winum

 

Doctorants visiteurs

2014

Federica ARMAS, ED Université Rome 1, Rome, Italie

Bourse de la Société Italienne de Diagnostic de Laboratoire Vétérinaire

Identification of differentially expressed genes in Brucella microti

and Brucella suis during their growth in TS broth.

Directeur de thèse: C. Marianelli, Institut Supérieur de Santé, Rome.

2012

Daniela BASTIANELLI, ED Institut Pasteur, Rome, Italie

Programme Galilée France-Italie, partenariat Hubert Curien.

Implication du système Gad dans la résistance au stress acide

chez la nouvelle espèce Brucella microti.

Directeur de thèse: D. de Biase, Univ. La Sapienza, Rome.

 

2011 et 2012

Maria-Alessandra DAMIANO, ED Biologie Animale, Univ. Palermo

Financement : Bourse du Ministère de la Recherche italien.

Further evidences of antimicrobial activities in marine invertebrates.    

Directeur de thèse: N. Parrinello, Univ Palermo.

 

Etudiants en Master 2

2016

Donia ZMANDER, M2, IMHE, Université Montpellier

Identification des sites de liaison à l’ADN du régulateur transcriptionnel RegA de Brucella suis.

Responsable du stage: V. Jubier-Maurin

 

2014

Guillaume GERVAIS, M2, Biologie Santé, UM2 Montpellier

Interactions hôte-agents infectieux et mécanismes de défense.

Identification et rôle du système GAD dans la résistance au stress acide de bactéries anaérobies de la flore buccale humaine.

Responsable du stage: A. Occhialini

 

2010

Zoubida EL YAKIFI, M2 Biologie Santé, UM2 Montpellier

 Rôle du système GAD dans la résistance au pH acide de B. microti.

Responsable du stage : A. Occhialini

 

2009

Elias BOU SAMRA, M2 Biologie Santé, UM2 Montpellier

Rôle du régulateur transcriptionnel  RegA, du système à deux composants RegB/RegA, dans l’adaptation de Brucella suis à la carence en oxygène.

Responsable du stage : V. Jubier-Maurin

 

Licence d'Ingénieur, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier

2011

François HALLOY

 

Licence pro Biologie Analytique et Expérimentale, IUT, Univ. Montpellier

2013

Emilie BIANCHINI

 

DUT GB, option Analyses Biologiques et Biochimiques, Univ. Montpellier

2017

Julien DU PASQUIER

 

2016

Margot BICHON

 

2015

Julien AUGIER

 

2012

Fanny ALLAYAUD

 

2011

Manon KORRICHI

 

2010

Elena HAUSER

 

Brevet de Technicien Supérieur, Lycée A. Camus, Nîmes

2016

Angélique PERRET, BTS Biotechnologie

 

Brevet de Technicien Supérieur, Lycée J. Mermoz, Montpellier


2017
Chloé MONTOYA,
BTS Bio-analyses et Contrôles


2013 et 2014

Damien SERY, BTS Biotechnologie

 

2013

Laura MANEZ, BTS Bio-analyses et Contrôles

 

2012 et 2013

Jade SALVI-LEYRAL, BTS Biotechnologie

 

2011 et 2012

Emilie BIANCHINI, BTS Bio-analyses et Contrôles

 

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Responsable

Stephan Köhler

DR2 INSERM, HDR Bactériologie
En savoir +

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En bref

Organisme(s) modèle(s)

Brucella

Processus biologique étudié

Facteurs de virulence et mécanismes d'adaptation de Brucella à son hôte

Techniques utilisées

  • Microbiologie
  • Génétique
  • Transcriptomique
  • Modèles d'infection et de persistance
  • Biologie moléculaire
  • Biochimie

Applications médicales

Nouvelles cibles d'antibactériensEnregistrerEnregistrer

Financements

      
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IRIM
Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier
UMR 9004 - CNRS / UM
1919 route de Mende - 34293 Montpellier cedex 5
FRANCE

 

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