Équipe
MEE
Responsable d’équipe : RENDUELES GARCIA Olaya
Présentation
Notre équipe combine des approches informatiques et expérimentales pour étudier l’écologie et l’évolution des interactions sociales microbiennes. On s’intéresse à la compétition et à la coopération, mais aussi aux événements de transfert horizontal de gènes médiés par des éléments génétiques mobiles tels que les plasmides et les phages. On se concentre sur les structures de surface, et notamment sur la capsule, en tant que moteur majeur des interactions sociales. Comme modèle expérimental, nous utilisons l’entérobactérie gram-négative Klebsiella pneumoniae. Omniprésente dans la nature, K. pneumoniae est également un pathogène opportuniste et une importante bactérie multirésistante (MDR).
Projet 1
Les capsules polysaccharidiques extracellulaires sont un facteur de virulence de nombreuses bactéries, qui façonne également le flux génétique et, par conséquent, l’évolution des espèces. Ce projet découle de notre observation inédite que les bactéries d’une population clonale ne produisent pas la même quantité de capsule. L’hétérogénéité phénotypique est une caractéristique bactérienne importante qui augmente la survie dans des écosystèmes fluctuants, y compris lors de l’exposition aux antibiotiques, impactant l’adaptation évolutive.
En utilisant comme système modèle Klebsiella pneumoniae, une bactérie pathogène nosocomiale productrice des carbapénamases et causant des infections pulmonaires, urinaires et hépatiques, on vise à : (i) caractériser la variation de la production de capsule à l’échelle de la cellule unique à travers de nombreuses souches et environnements, (ii) étudier les mécanismes qui sous-tendent cette hétérogénéité phénotypique, (iii) comprendre ses effets sur le transfert horizontal de gènes et l’évolution des espèces, et (iv) en tester les conséquences fonctionnelles lors de l’infection et la persistance aux traitements antibiotiques.
Ce projet multidisciplinaire abordera l’hétérogénéité phénotypique d’un facteur de virulence majeur à différents niveaux d’organisation cellulaire (de la cellule unique aux populations), sur des échelles de temps (courte-terme à la microévolution) et à travers divers environnements, y compris l’hôte mammalien. Il fournira une vue d’ensemble de l’impact de l’hétérogénéité phénotypique dans la production de capsules sur l’évolutivité et contribuera à identifier les tendances adaptatives bactériennes afin de mieux prédire les résultats évolutifs dans les contextes sauvages et cliniques.
Projet 2
La crise de la résistance aux antibiotiques est une menace pour la santé mondiale, responsable de plus d’un million de décès dans le monde. Pourtant, le développement de nouveaux antibiotiques et de nouvelles stratégies, dites d’antivirulence, a chuté. En outre, les études tenant compte des concepts écologiques et évolutifs sont rares et il n’existe pas de modélisation in vitro appropriée des conditions complexes et tridimensionnelles des patients. En exploitant les interactions sociales microbiennes et la technologie des organoïdes, le projet MicroINTERACT développera des stratégies d’antivirulence rationnelles pour limiter l’infection bactérienne et la propagation de la résistance aux antibiotiques, tout en imposant moins de pression sélective pour l’émergence de la résistance. Il offrira de vastes possibilités d’avancées dans notre compréhension fondamentale de la biologie des agents pathogènes et des infections dérivées.
Projet 3
La propagation croissante et l’émergence de la résistance aux antibiotiques (AMR) constituent une menace sérieuse pour les progrès réalisés depuis des décennies dans la lutte contre les maladies infectieuses. Les plasmides jouent un rôle clé dans l’évolution et la persistance de la résistance aux antibiotiques, tant en milieu clinique que naturel. De nombreuses études ont exploré le transfert et le maintien des plasmides portant des gènes de résistance en conditions in vitro, notamment en présence d’antibiotiques et sous diverses pressions abiotiques comme la limitation des nutriments, l’osmolarité et les agents mutagènes. Cependant, il existe une lacune importante dans notre compréhension de l’impact des pressions biotiques, telles que la prédation bactérienne, sur l’évolution et la diffusion de la résistance via les plasmides. La prédation bactérienne est particulièrement importante dans ce contexte car des prédateurs bactériens comme M. xanthus utilisent des antibiotiques pour tuer leurs proies. Ainsi, l’une des pressions sélectives dans la nature pour l’évolution et le maintien de la résistance dans les communautés microbiennes naturelles est probablement la course aux armements évolutive entre les prédateurs producteurs d’antibiotiques et les plasmides conférant une résistance à ces antibiotiques.
Ce projet adopte donc une approche innovante en plaçant les interactions prédateur-proie bactériennes au premier plan, offrant une nouvelle perspective sur les dynamiques d’échange de gènes. L’investigation intégrera la bioinformatique, la biologie des populations, la microbiologie moléculaire, l’écologie chimique et des expériences évolutives pour dévoiler les taux de transfert et les coûts associés au maintien des plasmides dans un environnement relativement peu exploré : le sol, un réservoir crucial pour les pathogènes opportunistes.
– Haudiquet M, Le Bris J, Nucci A, Bonnin RA, Domingo-Calap P, Rocha EPC, Rendueles O.. Capsules and their traits shape phage susceptibility and plasmid conjugation efficiency. Nature Communications 2024
– Nucci A, Janaszkiewicz J, Rocha EPC, Rendueles O. Emergence of novel non-aggregative variants under negative frequency-dependent selection in Klebsiella variicola. MicroLife 2023
– Nucci A, Rocha EPC, Rendueles O. Latent evolution of biofilm formation depends on life-history and genetic background NPJ Biofilms Microbiomes 2023
– D’Angelo F, Rocha EPC, Rendueles O. The Capsule Increases Susceptibility to Last-Resort Polymyxins, but Not to Other Antibiotics, in Klebsiella pneumoniae Antimicrob Agents Chemother. 2023
– Nucci A, Rocha EPC, Rendueles O.. Adaptation to novel spatially-structured environments is driven by the capsule and alters virulence-associated traits. Nature Communications 2022
– Rendueles O. Deciphering the role of the capsule of Klebsiella pneumoniae during pathogenesis: A cautionary tale. Mol Microbiol. 2020
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