Mécanismes émergents de la résistance aux azoles dans l’environnement chez Aspergillus fumigatus et non-fumigatus

A la fois décomposeurs de la matière organique, pathogènes des végétaux et des animaux ou impliqués dans des relations symbiotiques, les microorganismes fongiques ont un rôle fondamental dans la régulation des processus clés des écosystèmes. Certains organismes fongiques sont responsables de plus de 1,6 million de décès par an chez l’Homme. Des associations entre pathogénicité chez l’Homme et capacité des espèces fongiques à survivre dans des conditions extrêmes dans l’environnement ont été décrites. Il apparait donc important de comprendre l'écologie et les adaptations des organismes fongiques dans leur environnement naturel et de s’intéresser à leur distribution dans l’environnement. L’augmentation de l’aire de distribution de certains pathogènes ainsi que de leur virulence en réponse aux changements globaux est observée. En parallèle, les effets non intentionnels de l’utilisation des fongicides dans l’environnement sélectionnent des souches résistantes aux traitements. L’extrême gravité des infections fongiques impose de mieux comprendre les pratiques responsables de l’augmentation de la résistance.

Depuis 30 ans, on assiste à une augmentation de la résistance chez Aspergillus fumigatus, pathogène fongique défini comme prioritaire par l’OMS, à la fois chez des souches isolées de patients mais principalement chez des souches de l’environnement, qui vont potentiellement être inhalées et provoquer des infections. Le principal mécanisme de résistance est la survenue de mutations dans le gène (Cyp51A) codant pour la 14-alpha-déméthylase, cible des molécules azolées, avec aujourd’hui la prédominance de certaines mutations décrites à l’échelle mondiale. Ceci a été mis en lien avec l’utilisation des fongicides azolés pour la préservation des cultures et des matériaux. Mais une proportion croissante de souches résistantes dont les mécanismes sont encore à définir est aujourd’hui observée.

D'autres espèces d'Aspergillus sont aussi occasionnellement la cause d’infection et présentent un certain niveau de résistance intrinsèque aux azoles. Dans le contexte d’utilisation massive des azoles, la résistance intrinsèque démontrée par exemple pour Aspergillus lentulus, Aspergillus thermomutatus, Aspergillus udagawae, Aspergillus oerlinghausensis pourrait représenter une nouvelle menace si la colonisation par ces espèces devenait plus fréquente. Des recherches pour définir la distribution des Aspergillus non fumigatus résistants aux azoles dans l’environnement sont nécessaires.

Le projet de thèse s’intéressera 1) aux Aspergillus fumigatus résistants aux azoles mais ne présentant pas les mécanismes de résistance déjà décrits 2) aux Aspergillus non fumigatus qui se retrouvent dans l’environnement et qui ont un profil de sensibilité diminué aux azoles.

Le projet comportera trois volets :

• Une analyse rétrospective des souches conservées lors de précédentes études
• Une analyse des espèces retrouvées dans diverses matrices environnementales (sol, air, eaux)
• Des expériences en conditions contrôlées pour étudier l’impact de différents stress sur les espèces d’intérêt.

1 Analyse rétrospective

Sur la collection des A. fumigatus résistants aux antifongiques azolés de l’équipe de Mycologie (CHU Besançon – UMR6249 Chrono-environnement), 3% des souches résistantes ne présentent pas de mutations sur le gène cyp51A. Ce chiffre atteint aujourd’hui 11% aux Pays-Bas, premier pays concerné par la résistance aux azoles. La collection de souches actuelle sera complétée par les isolats de souches conservés dans le cadre du projet européen en cours GAP-AFR. Documenter les nouveaux mécanismes impliqués sera un des objectifs de la thèse ainsi que définir les profils de résistance vis-à-vis des antifongiques/fongicides actuellement utilisés mais également ceux à venir sur le marché.

2 Analyses environnementales

Jusqu’à maintenant, seules les souches d’ A. fumigatus étaient étudiées par l’équipe de Mycologie de Besançon. L’étude des espèces aspergillaires non fumigatus sera dorénavant réalisée dans les prochains projets comportant des prélèvements environnementaux (projet GAP-AFR avec prélèvements d’air à l’échelle nationale en cours, projet CARMA sur les eaux communautaires à venir).

Etudier ces espèces dans l’environnement, définir les environnements qui leur sont propices et leur transfert à différentes échelles (locale, régionale, nationale) constituera le deuxième objectif de cette thèse et participera à la mise en place d’une surveillance de potentiels nouveaux pathogènes.

3 Expériences en conditions contrôlées

Le troisième objectif de la thèse sera d’étudier l'impact de divers paramètres sur le développement des souches sélectionnées et permettra à terme d’anticiper sur l'émergence de certaines espèces dans le contexte des changements globaux. Des mesures de croissance dans des conditions contrôlées seront effectuées afin de déterminer l'impact de divers facteurs de stress (température, pH, fongicides) sur le développement des espèces isolées dans les prélèvements environnementaux. Ces tests seront réalisés sur une sélection de souches isolées à partir d'échantillons afin de comparer 1) les isolats provenant de zones fortement traitées avec des fongicides azolés par rapport à ceux provenant de zones faiblement traitées avec des fongicides azolés (sur la base des ventes de fongicides) ; 2) les isolats provenant de France par rapport à ceux provenant des Pays-Bas (collection de l'équipe néerlandaise) afin de comparer nos isolats à ceux qui ont probablement été plus exposés aux azoles (résistance plus importante et plus longue aux Pays-Bas qu'en France).

Université Marie et Louis Pasteur

Laboratoire d'accueil : CHRONOENVIRONNEMENT

Connaissances et compétences requises

Le candidat ou la candidate à ce projet de thèse devra avoir de connaissances solides en microbiologie/mycologie (culture, isolement, caractérisation) et biologie moléculaire. Il ou elle devra par ailleurs faire preuve d’initiative, d’esprit de synthèse, de curiosité scientifique, de minutie, de persévérance. Ses capacités de synthèse et rédaction, en français mais également en anglais seront nécessaires.