Analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans la dépendance au taux de croissance de la sensibilité d'Escherichia coli aux endommagement de l'ADN // Uncovering the molecular mechanisms underlying the growth-dependence of Escherichia coli's susceptibi

Notre société est actuellement confrontée à un problème important : l'augmentation de la résistance aux antibiotiques. Le développement de nouveaux antibiotiques ayant été très limité ces dernières années, il est urgent d'élaborer de nouvelles stratégies pour compléter les thérapies actuellement disponibles, accroître l'efficacité des antibiotiques déjà disponibles et identifier de nouvelles cibles.
De manière intrigante, la relation entre la physiologie cellulaire bactérienne et la sensibilité aux antibiotiques reste mal comprise aujourd'hui. Si les bactéries qui ne se développent pas du tout sont généralement tolérantes aux antibiotiques, l'impact des variations du taux de croissance sur la sensibilité aux antibiotiques reste beaucoup moins bien compris. Dans la nature, les taux de croissance bactérienne varient considérablement d'un environnement à l'autre en fonction de la disponibilité en nutriments. Cela est pertinent pour comprendre les infections : par exemple, chez un même hôte, les cellules d'Escherichia coli présentes dans l'intestin se développent souvent relativement lentement, tandis que dans les voies urinaires, elles croissent beaucoup plus rapidement, ce qui peut entraîner des différences en termes de sensibilité aux antibiotiques et d'efficacité du traitement.
Une classe importante d'antibiotiques, souvent utilisés en clinique, cible les bactéries en induisant des cassures à double brin (Double-Strand Breaks, DSB) de l'ADN. Il s'agit des fluoroquinolones telles que la ciprofloxacine. Nous avons récemment montré que la sensibilité à cet agent est plus élevée dans les cellules à croissance rapide ce qui est peut-être lié à des taux de réplication plus élevés entraînant davantage de DSB. Cependant, chez les bactéries à croissance rapide, la probabilité de réparation des DSB de l'ADN par recombinaison homologue est également plus élevée, car elles utilisent un mode de réplication à fourches multiples. Ainsi, nous avons montré que ces bactéries induisent une réponse aux dommages de l'ADN plus faible que celle des bactéries à croissance lente, ce qui suggère des dommages globalement moins importants. Ces effets opposés doivent donc être analysés sur le plan mécanistique.
L'objectif du projet est de caractériser, la sensibilité des cellules d'E. coli aux agents endommageant l'ADN en fonction de leur taux de croissance et d'autres paramètres physiologiques. Nous utiliserons des fusions fluorescentes à des protéines clés de la réparation de l'ADN, telles que RecA, pour mesurer en temps réel le processus de réparation . Ces fusions sont déjà établies et fonctionnelles. Les mesures seront effectuées au niveau de la population et de la cellule unique à l'aide de dispositifs microfluidiques et de microscopie quantitative. Nous utiliserons des algorithmes d'apprentissage profond déjà établis dans l'équipe pour analyser les images et extraire des paramètres quantitatifs à partir des données expérimentales.
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Our society is currently facing a significant problem: the increase in antibiotic resistance. With the development of new antibiotics having been very limited in recent years, there is an urgent need to develop new strategies to complement currently available therapies, increase the effectiveness of existing antibiotics, and identify new targets.
Intriguingly, the relationship between bacterial cell physiology and antibiotic susceptibility remains poorly understood today. While bacteria that do not grow at all are generally tolerant to antibiotics, the impact of variations in growth rate on antibiotic susceptibility remains much less well understood. In nature, bacterial growth rates vary considerably from one environment to another depending on nutrient availability. This is relevant to understanding infections: for example, in the same host, Escherichia coli cells in the gut often grow relatively slowly, while in the urinary tract they grow much faster, which can lead to differences in antibiotic susceptibility and treatment effectiveness.
An important class of antibiotics, often used in clinical settings, targets bacteria by inducing double-strand breaks (DSBs) in DNA. These include fluoroquinolones such as ciprofloxacin. We recently showed that sensitivity to this agent is higher in fast-growing cells, which may be related to higher replication rates leading to more DSBs. However, in fast-growing bacteria, the probability of DNA DSB repair by homologous recombination is also higher, as they use a multi-fork replication mode. We have shown that these bacteria induce a weaker response to DNA damage than slow-growing bacteria, suggesting less overall damage. These opposing effects must therefore be analyzed mechanistically.
The objective of the project is to characterize, the sensitivity of E. coli cells to DNA-damaging agents based on their growth rate and other physiological parameters. We will use fluorescent fusions to key DNA repair proteins, such as RecA, to measure the repair process in real time. These fusions are already established and functional. Measurements will be performed at the population and single-cell levels using microfluidic devices and quantitative microscopy. We will use deep learning algorithms already established within the team to analyze images and extract quantitative parameters from the experimental data.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://lbpa.ens-paris-saclay.fr/fr

Contrats ED : Programme blanc GS-LSaH

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

577 Structure et Dynamique des Systèmes Vivants

Étudiant(e) ayant fait un M2R de microbiologie. Des compétences en bactériologie fondamentale et en microscopie seraient un plus.
student with a Master's in microbiology. Expertise in fundmental bacteriology and microscopy would be a plus.