Pathogénie Mycobactérienne et nouvelles cibles thérapeutiques

LES PROJETS

Mycobacterium tuberculosis, l’agent de la tuberculose, est responsable de la première cause de mortalité liée à un agent infectieux unique. La recrudescence de cette maladie est essentiellement liée à la pandémie du SIDA, à la détérioration des conditions socio-économiques et à l’apparition de souches présentant de multiples résistances aux antibiotiques. Par ailleurs, les mycobactéries atypiques, telle que Mycobacterium abscessus, représentent également un problème sanitaire émergent dans les pays industrialisés et sont naturellement résistantes à la plupart des antibiotiques connus. Le développement de nouvelles thérapies pour lutter contre ces infections constitue donc une urgence. Un des aspects-clés de la virulence des mycobactéries pathogènes réside dans leur capacité à survivre et à se répliquer dans la cellule hôte phagocytaire qui constitue, pour la plupart des autres microorganismes, un environnement extrêmement hostile. Les interactions hôte-pathogène impliquées dans l’établissement du processus infectieux nécessitent la participation de composants de la paroi mycobactérienne dont certains représentent des cibles connues pour de nombreux agents antituberculeux. Ainsi, nous explorons l’enveloppe mycobactérienne impliquée dans les interactions avec l’hôte dans le but de décrire les événements physiopathologiques de l’infection et d’identifier de nouvelles cibles d’intérêt pharmacologique. Nous étudions les voies de biosynthèse et les mécanismes de régulation des composants (glyco)lipidiques de la paroi et évaluons leurs rôle et contribution dans la virulence des mycobactéries pathogènes

Notre programme de recherche vise à étudier des facteurs de virulence chez Mycobacterium tuberculosis ainsi que chez certaines espèces atypiques, tel que M. abscessus, en se focalisant en particulier sur des gènes impliqués dans la biosynthèse et le catabolisme de composants de la paroi mycobactérienne. Ces composants englobent les acides mycoliques (acides gras à très longues chaînes carbonées) ainsi qu’une vaste panoplie de lipides et glycolipides aux structures exotiques et participant dans l’immunopathologie liée à l’infection. Outre la détermination les voies métaboliques de ces composants ainsi que leurs mécanismes de régulation sous-jacents, notre équipe s’intéresse à élucider la structure de ces composants (glyco)lipidiques et leurs fonctions biologiques afin de mieux définir leur rôle dans la physiopathologie mycobactérienne et de mettre en exergue de nouvelles cibles d’intérêt thérapeutique. En outre, les mécanismes moléculaires responsables de la virulence et physiopathologie des mycobactéries atypiques étant très peu connus, nous développons des modèles d’infection alternatifs afin d’appréhender de nouveaux mécanismes d’échappement au système immunitaire et de persistance au sein de l’hôte infecté. Ces études peuvent être résumées sous la forme de 3 principaux axes de recherche interconnectés.

Axe 1: Microbiologie des mycobactéries tuberculeuses et non tuberculeuses

Nous nous focalisons essentiellement sur les voies de biosynthèse et de catabolisme des composants lipidiques et glycolipidiques associés à la paroi mycobactérienne.
Des études génétiques, biochimiques et cristallographiques sont mises à contribution afin de découvrir et caractériser des enzymes impliquées dans la synthèse, le transport et le remodelage de la paroi; l’objectif consistant non seulement à comprendre le rôle de ces composants pariétaux dans l’adaptation des mycobactéries à leur environnement et dans l’établissement du processus infectieux au sein de l’hôte mais également d’identifier et de valider de nouvelles cibles d’intérêt thérapeutique pour lutter contre les infections mycobactériennes. Cet axe de recherche inclue également l’élucidation des structures et fonctions biologiques de glycolipides chez les mycobactéries atypiques (M.marinum et complexe M.abscessus) afin de déterminer leur participation contribution dans l’établissement de la réponse pro-inflammatoire et la formation des granulomes.

Structure schématique de la paroi atypique des mycobactéries

Axe 2: Mode d’action d’agents anti-mycobactériens

Nous étudions les mécanismes d’activation et d’action de molécules inhibant la synthèse des composants de paroi, et tout particulièrement les acides mycoliques.
Ce programme consiste notamment à caractériser les cibles moléculaires et les mécanismes de résistance au thiacétazone et à l’isoxyl et de synthétiser des analogues structuraux plus efficaces et moins toxiques que les molécules parentales. Nous évaluons également leurs propriétés anti-mycobactériennes à la fois in vitro et in vivo dans un modèle d’infection utilisant l’embryon de zebrafish (voir Axe 3). Un autre aspect clé de cet axe consiste à comprendre quels mécanismes sont responsables de la résistance naturelle des mycobactéries atypiques à la plupart des agents anti-tuberculeux et de découvrir de nouvelles molécules actives contre ces espèces. Cela implique des techniques de criblage de molécules, la sélection de souches mutantes résistantes aux composés sélectionnés ainsi qu’à l’identification/caractérisation des cibles thérapeutiques par le biais d’études biochimiques et cristallographiques.

Structure aux rayons-X de l’ Antigen 85C lié à un inhibiteur de type cyclophostine

Axe 3: Modèles d’infection alternatifs pour étudier la virulence mycobactérienne

Nous développons le modèle amibe (Dyctiostelium et Acanthamoeba) et zebrafish (Danio rerio) dans le but d’identifier de nouveaux gènes de virulence et de réaliser un suivi spatio-temprel du processus infectieux.
Le modèle amibe est particulièrement adapté à des approches de criblages de banques transpositionnelles afin d’identifier des mutants mycobactériens (M. marinum et M. abscessus) atténués dans ces organismes et d’évaluer leur capacité de survie intracellulaire. L’embryon de zebrafish est également utilisé pour évaluer et comparer la virulence de souches mutantes et, du fait de sa transparence optique, ce modèle permet de suivre la chronologie du processus infectieux au sein d’un même individu et de visualiser en temps réel l’activité pharmacologique de molécules sur la régression des foyers infectieux et symptômes pathologiques. Il a récemment permis de démontrer le rôle des cordes mycobactériennes comme moyen d’échappement au système immunitaire de l’hôte en protégeant les mycobactéries de la phagocytose par les macrophages et le neutrophile. L’embryon de zebrafish est également mis à contribution pour déterminer étudier le rôle des composants de la paroi dans la inflammatoire granulomateuse au cours de l’infection chez M. marinum et M. abscessus.

Zebrafish embryo infected with the rough variant of M. abscessus expressing mCherry (red). Microinjection was performed in the caudal vein in the mpx::GFP transgenic line harbouring green fluorescent neutrophils. The image shows the presence of a massive mycobacterial cord (red) surrounded by neuthrophils (green) in the brain.

POST-DOC, THÈSES, STAGES

Nous cherchons à recruter des étudiants (Master, Thèse) ou postdoctorants motivés et intéressés par nos thématiques et techniques ainsi que des chercheurs, ingénieurs ou techniciens ayant des postes permanents à l’ INSERM, au CNRS ou l’université de Montpellier.

Responsable

Laurent KREMER

DR1 INSERM, HDR
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En bref

Organismes modèles

Mycobactéries
Danio rerio (zebrafish)

Processus Biologiques étudiés
Paroi mycobactérienne: son rôle dans la physiopathologie de l’ infection, développement de nouvelles molécules thérapeutiques et compréhension des mécanismes de résistance aux antibiotiques.

Techniques
Microbiologie
Génétique
Expérimentation animale (zebrafish)
Biologie Cellulaire
Biochimie
Biologie Structurale

Applications Médicales
Développement de molécules anti-microbiennes

Financements

         

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