CONCOURS ALLOCATIONS MINISTERIELLES 2014 Intitulé du sujet : Les amibes du sol, réservoir de bactéries porteuses de pompes à efflux et au phénotype MDR (multi-drug resistant) Couleur scientifique : Micro-organismes, interactions, infections Directeur (NOM Prénom) : Co-directeur (NOM Prénom) : FAVRE-BONTE Sabine PELANDAKIS Michel Unité de recherche : N° et libellé Unité de recherche : N° et libellé UMR CNRS 5557 Ecologie Microbienne UMR CNRS 5240 Microbiologie Adaptation Pathogénie Mail : [email protected] Mail : [email protected] HDR (OUI / NON) : OUI HDR (OUI / NON) : OUI Résumé (ne pas dépasser l’encadré) : Contexte de la recherche Les bactéries au phénotype « multi-drug resistant » (MDR) sont fréquentes en milieu hospitalier chez les espèces pathogènes de l’homme. Les systèmes d’efflux connus pour catalyser l’efflux actif de nombreux composés (e.g. biocides tels les antibiotiques, les antiseptiques ou les composés organochlorés, éléments traces métalliques, sels biliaires) (Alvarez-Ortega et al, 2013) contribuent à l’émergence des phénotypes MDR chez ces espèces. Le rôle de ces pompes a par ailleurs été démontré dans des fonctions physiologiques comme le maintien de l’homéostasie, la détoxication, la virulence, ou la synthèse de membrane (Martinez et al., 2009). Des bactéries au phénotype MDR se rencontrent également dans les environnements terrestres ou aquatiques (Pages et al., 2008, Matyar et al., 2008). Dans ces environnements, l’exposition à différents stress naturels ou exogènes tels que des stress chimiques (présence d’éléments traces métalliques, de polluants organiques, métabolites secondaires de plantes), physiques (variation de température, d’humidité), ou biologiques (interactions avec d’autres organismes) augmente la prévalence de ces phénotypes. Si dans l’environnement et plus particulièrement au niveau de la rhizosphère, la présence d’une grande diversité d’espèces bactériennes opportunistes porteuses de pompes à efflux est bien décrite (Berg et al., 2005), la présence de ces espèces en association avec d’autres organismes eucaryotes (micro- ou macro-faune) est nettement moins documentée. Des données récentes de la littérature indiquent que les amibes, jusqu’alors principalement connues pour leur rôle de prédateur de bactéries sont susceptibles d’héberger des bactéries « résistantes » aux amibes (Evstigneeva et al., 2009) et Stenotrophomonas maltophilia, un pathogène opportuniste largement distribué dans l’environnement a été identifié comme endosymbionte de Naegleria sp et Acanthamoeba sp (Corsaro et al., 2013). Similairement, le microbiome d’amibes libres contiendrait de nombreuses espèces pathogènes appartenant aux genres Stenotrophomonas, Pseudomonas, Burkholderia, ou Acinetobacter (Delafont et al., 2013). Par ailleurs, il a été démontré chez S. maltophilia que la surexpression d’une pompe à efflux induit une baisse de virulence chez l’amibe sociale Dictyostelium discoideum modifiant la colonisation de ce micro-eucaryote (Alonso et al., 2004). Parmi les amibes libres de l’environnement, certains genres ont été plus étudiés et sont connus pour tolérer de grandes gammes de variation de température, osmolarité, pH, salinité (e.g. Acanthamoeba) alors que d’autres y sont plus sensibles (e.g. Naegleria) (Trabelsi et al., 2012). D’autres genres n’ont pour leur part, pas encore fait l’objet d’études (e.g. Willaertia, Micriamoeba, Echinamoeba). Nous formulons l’hypothèse que les amibes présentes dans des sols fortement anthropisés (soumis à divers stress chimiques et/ou physiques), sont des réservoirs de bactéries porteuses de pompes à efflux et que dans ces conditions, l’interaction avec les amibes est susceptible de faire émerger des bactéries au phénotype MDR. Objectifs et programme de thèse Le travail doctoral se positionne dans un contexte d’interaction bactéries – microeucaryotes du sol. Il s’intéressera aux amibes libres du sol en tant que réservoirs d’espèces bactériennes porteuses de pompes à efflux et à l’identification de conditions favorables à l’émergence du phénotype MDR dans le contexte de cette interaction. Les objectifs seront i) d’étudier la diversité génotypique et phénotypique des amibes présentes et celles des populations bactériennes associées aux amibes à partir de sols en recherchant plus particulièrement les bactéries porteuses de pompes à efflux ii) de caractériser l’interaction amibes – populations bactériennes porteuses de pompes (survie, multiplication), iii) d’étudier l’expression des systèmes d’efflux bactériens dans le contexte de l’interaction bactéries - amibes. Démarche expérimentale : Diversité des amibes et de leur microbiome À partir d’échantillons de sols récoltés de situations contrastées (soumis à différents stress chimiques, physiques), les populations amibiennes indigènes seront isolées par approche culturale et identifiées. Les populations bactériennes porteuses de pompes à efflux seront isolées par approche culturale et caractérisées génétiquement (contenu en pompes à efflux) et phénotypiquement (phénotype de résistance aux antibiotiques). La prévalence des populations amibiennes et bactériennes sera mise en regard des caractéristiques physico-chimiques des sols. Interaction amibes – populations bactériennes porteuses de pompes à efflux L’étude de la survie et de la multiplication des bactéries dans les amibes sera réalisée par microscopie ou quantification après marquage des souches bactériennes associées aux amibes précédemment isolées. En parallèle, l’étude de la caractérisation de l’interaction sera conduite sur l’espèce S. maltophilia pour laquelle nous disposons de souches dont les génomes ont été séquencés et dont les phénotypes de résistance sont disponibles (et différents). Les tests d’interaction seront menés avec différents genres d’amibes (Acanthamoeba, Willaertia, Micriamoeba, Echinamoeba, Naegleria). Expression des systèmes d’efflux lors de l’interaction bactéries - amibes Des souches bactériennes caractérisées pour leur contenu en pompes à efflux seront mises en contact avec les amibes modèles en présence de stress différents (e.g. température, éléments traces métalliques, …). Après application du stress, un suivi temporel sera réalisé afin d’évaluer d’une part le niveau d’expression des pompes à efflux par mesure du taux de transcrits en fonction des conditions testées et d’isoler d’autre part, les bactéries et décrire les phénotypes de résistance associés. Ce projet sera co-encadré par Bénédicte Coupat-Goutaland (UMR CNRS 5240) et sera environné par les programmes de recherche des deux équipes d’accueil.