Développement d’une stratégie de fonctionnalisation de la membrane externe des bactéries Gram- pour lutter contre l’antibiorésistance.

Composée d’une équipe pluridisciplinaire incluant cliniciens, pharmaciens, chercheurs, doctorants et personnels support, l’unité INSERM U1070 déploie une approche translationnelle pour optimiser le traitement des infections sévères à germes multi-résistants en s’appuyant sur des approches basées sur l’expérimentation couplée à de la modélisation mathématique. Ces travaux s’articulent autour de trois axes principaux :

1/ Améliorer l’efficacité thérapeutique des anti-infectieux. En optimisant les posologies des anti-infectieux par des approches de modélisation pharmacocinétique/pharmacodynamique (PK/PD) ou pharmacocinétique physiologique/pharmacodynamique (PBPK/PD), les voies d’administration et les formulations galéniques, l’unité s’attache à rationaliser et à améliorer l’utilisation des anti-infectieux en monothérapie ou en associations (bi- ou trithérapies).

2/ Détecter, comprendre et lutter contre l’émergence des résistances : Dans un contexte où la résistance aux anti-infectieux constitue un enjeu de santé publique majeur, l’unité développe des stratégies innovantes d’analyse et d’interprétation de données pour caractériser les mécanismes de résistance et proposer le cas échéant des alternatives thérapeutiques.

3/ Prévenir les infections en réduisant la charge bactérienne au site opératoire ou interventionnel par l’optimisation de l’usage des antiseptiques et l’amélioration des protocoles de prophylaxie antibiotique.

Pour atteindre ses objectifs, l’unité s’appuie sur une plateforme intégrée de pharmacologie expérimentale et computationnelle présentant des expertises complémentaires en pharmacocinétique, pharmacodynamie, microbiologie, biologie moléculaire, chimie analytique, modélisation et en formulation. Cette structuration originale lui permet de conduire des études PK/PD précliniques in vitro et in vivo, tout en évaluant l’émergence des résistances ainsi que des études cliniques. De la cellule au patient, l’approche de l’INSERM U1070 vise à générer des résultats à fort impact clinique, en réponse aux défis actuels posés par les infections résistantes.

L'antibiorésistance représente une menace croissante à l’échelle mondiale et pourrait, selon l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), devenir la première cause de mortalité d’ici 2050 si des mesures drastiques ne sont pas prises. Cette problématique découle principalement de l'usage excessif ou inapproprié des antibiotiques, qui favorise la sélection de souches bactériennes résistantes. Ces dernières, souvent appelées bactéries multirésistantes, rendent le traitement des infections courantes de plus en plus difficile, voire parfois impossible. L’essor de ces résistances compromet non seulement le traitement des pathologies infectieuses, mais aussi la sécurité des actes médicaux complexes, tels que les interventions chirurgicales, les chimiothérapies ou encore les greffes, qui dépendent d’une couverture antibiotique efficace. Il devient donc urgent de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques et préventives permettant de lutter contre cette résistance, tout en maintenant l'efficacité des traitements existants.

Dans ce contexte, l’objectif de ce stage sera de mettre en place une stratégie de fonctionnalisation des bactéries Gram- pathogènes pour l’Homme, en introduisant dans leur membrane externe un motif chimique spécifique. Ce dernier sera reconnu par un agent de pontage covalent et pourra induire la formation d’agrégats bactériens, inhibant ou ralentissant leur division cellulaire et rendant ainsi ces bactéries plus sensibles aux traitements antibiotiques conventionnels.

Pour mener à bien ce projet, le candidat travaillera sur quatre espèces bactériennes Gram- pathogènes pour l’homme (Escherichia coli, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa et Klebsiella pneumoniae). Son premier objectif sera de mettre en évidence la fonctionnalisation de la membrane externe des bactéries en cytométrie en flux et en microscopie confocale, grâce à une sonde fluorescente spécifique du motif chimique qui sera ajouté. Lorsque les paramètres de fonctionnalisation seront bien maîtrisés, le candidat s’attachera à observer les effets du pontage covalent sur la viabilité des bactéries (par mesure de la concentration minimale inhibitrice et par des courbes de croissance), sur leur agrégation (par cytométrie et microscopie confocale), sur leur mobilité (test de motilité) et sur leur capacité à former un biofilm. En guise de contrôle, des tests seront réalisés sur des cellules eucaryotes et sur une espèce bactérienne Gram+ (Staphylococcus aureus) qui ne devrait pas être sensible à la fonctionnalisation. Enfin, selon l’avancement du projet, le candidat étudiera la sensibilité aux antibiotiques des bactéries libres ou agrégées et leur capacité à être phagocytées par des macrophages. Cette dernière étape pourra se faire sur des souches de référence, mais aussi sur des souches cliniques présentant des résistances aux antibiotiques.

Ce projet permettra d’explorer une approche novatrice visant à rendre les bactéries multirésistantes plus sensibles aux traitements antibiotiques en perturbant leur capacité de division et de formation de biofilm. Les résultats obtenus fourniront des informations cruciales pour évaluer le potentiel thérapeutique de cette stratégie d'agrégation forcée des bactéries. En outre, ces résultats pourraient conduire à des perspectives de développement de traitements complémentaires ou alternatifs à l'utilisation d'antibiotiques, contribuant ainsi à la lutte contre la montée de l'antibiorésistance.

Etudiant ayant validé un master 1