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     Biologie et Pathogénicité fongiques - INRA USC 2019


  Responsable : d’Enfert, Christophe (bpf@pasteur.fr)


  resume

 

Nos travaux ont pour objectif une meilleure compréhension du fonctionnement de la cellule fongique afin d'élaborer des stratégies de contrôle de la croissance chez les champignons pathogènes. Nous nous intéressons en particulier à décrypter les mécanismes moléculaires impliqués dans la formation de biofilms par la levure pathogène, Candida albicans, à l'aide d'approches génomiques et génétiques. Par ailleurs, nous poursuivons l'étude détaillée d'un processus clef dans la biologie des champignons filamenteux, la germination des spores, et une recherche exhaustive de gènes essentiels à la croissance du champignon pathogène Aspergillus fumigatus.



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Candida albicans : génomique, biofilms et épidémiologie (S. Aubert, M.-E. Bougnoux, M. Chauvel, S. Goyard, P. Knechtle, M. Ornatowska, G. Ortu et C. d'Enfert)

Candida albicans est actuellement le principal pathogène fongique humain. En particulier, C. albicans est responsable d'infections systémiques chez des patients présentant un déficit immunitaire important et recevant une antibiothérapie à large spectre. Les candidoses systémiques sont associées à une forte mortalité malgré la disponibilité de traitements. Il est donc nécessaire de mieux comprendre l'épidémiologie des candidoses et la physio-pathologie de ces infections et de définir de nouvelles cibles thérapeutiques si l'on veut à terme être en mesure de réduire l'incidence et les conséquences de ces infections. Les projets que nous développons s'inscrivent donc à la fois dans une recherche en épidémiologie et dans une étude de processus liés aux infections à l'aide d'outils de génomique.

Une partie de notre activité a été consacrée à l'étude in silico des génomes fongiques avec la mise en ligne d'une nouvelle version de la base de donnée génomique de C. albicans, CandidaDB http://genolist.pasteur.fr/CandidaDB/, la réannotation du génome de C. albicans et l'analyse des génomes de trois espèces d'Aspergillus, A. nidulans, A. fumigatus et A. oryzae dans le cadre de consortia internationaux.

Par ailleurs, notre groupe coordonne le réseau Marie Curie de recherche et formation Galar Fungail 2 <http://www.galarfungail.org> qui étudie les interactions entre Candida albicans et l'hôte à l'aide d'approches génomiques, moléculaires et cellulaires.

a. Formation de biofilms par Candida albicans [S. Aubert, M. Chauvel, S. Goyard, M. Ornatowska et G. Ortu]

Les biofilms sont des communautés de micro-organismes qui se développent en association avec une surface (Photo 1). Ils constituent un environnement protégé au sein duquel les micro-organismes adoptent une physiologie particulière. Dans le cas des levures pathogènes telles Candida albicans, la formation de biofilms a été observée sur différents implants médicaux (prothèses, catheters) et est directement responsable de certaines pathologies (stomatites). Les levures présentes au sein du biofilm développent une résistance accrue aux antifongiques et peuvent donc constituer une source de ré-infection après le traitement apparemment efficace d'une candidémie. Etant donnée l'importance croissante des infections à Candida en santé humaine et la mortalité importante qui leur est associée, une meilleure compréhension de la formation des biofilms en vue de développer des moyens de détection ou de prévention s'avère nécessaire.

L'étude comparative des transcriptomes de cultures planctoniques et de biofilms de C. albicans nous avait permis d'identifier un grand nombre de gènes dont l'expression est augmentée dans les biofilms. Nos travaux actuels ont pour objectif d'évaluer le rôle de plusieurs de ces gènes dans la formation de biofilms par construction et analyse de souches présentant des mutations nulles pour l'un ou l'autre de ces gènes. L'inactivation de 48 de ces gènes a été réalisée en 2004. La caractérisation phénotypique des souches mutantes montre que la capacité de C. albicans a former des hyphes est un déterminant important de la formation de biofilms. De plus, certains mutants restent capables de former un biofilm dont la cohésion est altérée, indiquant un rôle possible de certains des gènes mutés dans la production de la matrice extracellulaire du biofilm. La caractérisation détaillée des gènes dont l'inactivation a pour conséquence un altération de la structure du biofilm sera poursuivie.

G. janbon et I. Iraqui dans l'Unité Postulante de Mycologie Moléculaire http://www.pasteur.fr/recherche/RAR/RAR2003/Mymol.html ont montré que la kinase Yak1 régule la formation de biofilm par Candida glabrata, du fait du contrôle qu'elle exerce sur le silencing télomérique et l'expression de certaines adhésines. Nous avons poursuivi ce travail en étudiant le rôle de la kinase Yak1 chez C. albicans. Nos résultats montrent que cette kinase est aussi impliquée dans la formation de biofilm.

d. Typage moléculaire de C. albicans [M.-E. Bougnoux, D. Diogo et C. d'Enfert]

La technique de Multi Locus Sequence Typing (MLST) mise au point dans notre laboratoire permet un typage reproductible et extrêmement discriminant des souches de C. albicans. Cette méthode est basée sur le séquençage de six loci indépendants qui présentent des variations intra-spécifiques. Un des avantages du typage par MLST réside dans la possibilité d'échange des données produites dans différents laboratoires. Ces échanges sont facilités par l'existence d'une base publique pour les données de typage de C. albicans par MLST (http://calbican.mlst.net) que nous avons mise en place en collaboration avec le groupe de B. Spratt (Imperial College, Londres).

La technique de MLST a été appliquée à l'étude de différentes collections de souches infectieuses et commensales dans le cadre d'une collaboration avec la Plate-forme Génomique de la Génopole Institut Pasteur http://www.pasteur.fr/recherche/RAR/RAR2003/Ptgen.html. Cette étude nous a en particulier permis de comparer la méthode de typage par MLST à une méthode de typage par empreinte (sonde Ca3) couramment utilisée. Les résultats obtenus montrent que le typage par MLST aboutit à une séparation des souches de C. albicans en cinq grands groupes similaires à ceux identifiés à l'aide de la sonde Ca3. De façon remarquable, nos résultats indiquent des événements de recombinaison entre ces groupes, suggérant que les phénomènes de sexualité qui ont été récemment observés au laboratoire pour C. albicans peuvent aussi se dérouler dans l'environnement. D'un point de vue plus épidémiologique, l'étude d'un grand nombre d'isolats d'origine commensale, clinique ou animale suggère que les souches responsables d'infections invasives n'appartiennent pas à un groupe génétique distinct. De plus, le typage de souches obtenues à partir de plusieurs services de réanimation français a permis de mettre en évidence des transmissions noscomiales intra-hospitalière et, de façon plus inattendue, inter-hospitalière.

Germination des spores chez Aspergillus nidulans (A. Lafon et C. d'Enfert)

Les champignons filamenteux du genre Aspergillus sont connus tant pour leurs applications biotechnologiques que pour les pathologies dont ils sont responsables. La germination des spores (conidies) représente une étape clef dans le cycle de développement du champignon et constitue la première étape dans la colonisation d'un nouvel environnement. Les recherches effectuées visent la caractérisation des évènements moléculaires et biochimiques intervenant au cours des phases précoces de la germination et en particulier la compréhension du signal déclenchant le processus germinatif et sa transduction au niveau cellulaire.

Nos travaux chez le champignon modèle Aspergillus nidulans ont abouti à la mise en évidence du rôle de la signalisation par l'AMPc lors de l'initiation de la germination. Nos travaux ont pour objectif de mieux comprendre les voies d'activation de l'adénylate cyclase et de préciser la nature des cibles de l'AMPc lors de la germination. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux protéines G hétérotrimériques et aux récepteurs qui les contrôlent. Nous avons ainsi pu montrer que des trois sous-unités Gα connues chez A. nidulans, seule GanB intervient dans le contrôle des étapes précoces de la germination. GanB contrôle la production d'AMPc lors de l'induction de la germination et cette fonction de GanB nécessite les protéines SfaD/Gβ et GpgA/Gγ(Collaboration J. Yu, U. Wisconsin, USA).

Identification de gènes essentiels chez le champignon pathogène Aspergillus fumigatus (L. Simon et C. d'Enfert)

Aspergillus fumigatus est actuellement le principal champignon filamenteux pathogène de l'homme, responsable d'infections systémiques fatales (aspergillose invasive) chez le patient immuno-déprimé, infections pour lesquelles on ne dispose pas de traitement à la fois efficace et avec peu d'effets secondaires. Les approches de génétique réverse ciblées sur différentes protéines dont on pouvait postuler une implication dans le processus infectieux ne s'étant pas révélées fructueuses, il nous a semblé nécessaire de développer de nouvelles stratégies plus exhaustives permettant l'identification de gènes essentiels à la croissance du champignon. Nous avons ainsi mis au point une méthode d'identification de gènes essentiels chez A. fumigatus couplant mutagenèse insertionnelle par un transposon sur des souches diploïdes et haploïdisation par génétique parasexuelle. Cette méthode a pu être en partie automatisée nous permettant d'envisager l'identification systématique des gènes essentiels de A. fumigatus. Le développement d'un promoteur dépendant de la tétracycline et permettant l'expression conditionnelle des gènes essentiels identifiés est en cours.

Photo: Biofilm de Candida albicans formé sur un support plastique (Microscopie électronique à balayage ; collaboration E. Arbeille, Université de Tours)

Mots-clés: Aspergillus nidulans, Aspergillus fumigatus, Candida albicans, AMPc, kinase, transduction du signal, germination, spore, conidie, antifongique, cible, transposon, puce à ADN, biofilm, épidémiologie, Multi-Locus Sequence Typing, génomique, transcriptome



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Dugast, Christine (cdugast@pasteur.fr) Bougnoux, Marie-Elisabeth, Université Paris Ile de France Ouest (Maître de Conférence/Praticien Hospitalier, bougnoux@pasteur.fr)

d’Enfert, Christophe, Institut Pasteur (Chef de Laboratoire, denfert@pasteur.fr)

Goyard Sophie, Institut Pasteur (Chargée de recherche, goyard@pasteur.fr)

Diogo, Dorothée (Mastère 2, ddiogo@pasteur.fr)

Knechtle, Philipp (stagiaire post-doctoral)

Lafon, Anne (doctorante, alafon@pasteur.fr)

Ornatowska, Magdalena (stagiaire post-doctoral)

Ortu, Giuseppe (doctorant, Université de Sassari, gortu@pasteur.fr)

Simon, Laurence (stagiaire post-doctorale, lsimon@pasteur.fr)

Aubert, Sylvie (technicienne, syaubert@pasteur.fr)

Chauvel, Murielle (technicienne, mchauvel@pasteur.fr)


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