Combattre la résistance aux antibiotiques chez E. coli grâce aux Eligobiotiques – FAREWEL

L'utilisation des antibiotiques a révolutionné la médecine moderne permettant un allongement de la durée de vie ainsi que la mise en place de procédures médicales plus complexes. L'émergence de résistances aux antibiotiques est donc devenue une urgence exacerbée par le manque de développements de nouveaux antibiotiques. En effet, parmi les cinq dernières molécules en essaie clinique de phases II ou III, aucune d'entre elles n'appartiennent à une nouvelle famille de composé. Une seconde limitation liée à l'utilisation d'antibiotiques traditionnels réside dans leurs larges spectres d'action impliquant la mort de nombreuses espèces bactériennes incluant celles qui nous sont bénéfiques. Ainsi, la disparition ou réduction de ces espèces pourrait créer une niche écologique pouvant être colonisée par des pathogènes resistants. Dans ce contexte, il existe un besoin urgent de développer des thérapies ciblées permettant un contrôle précis des écosystèmes microbiens complexes et en particulier la réduction des bactéries résistantes aux antibiotiques.
Dans cette optique, nous avons développé le premier antimicrobien programmable de manière séquence-spécifique. Notre technologie est basée sur des vecteurs dérivés des bactériophages (phagemide) capable de délivrer un circuit génétique thérapeutique dirigé uniquement contre la bactérie ciblée. En effet, nous avons programmé un phagemide délivrant un circuit génétique composé de CRISPR/Cas9 qui encode une nucléase dont le site de restriction est programmable par modification d'une séquence ADN. Cette approche, contrairement aux antibiotiques traditionnels, permet l'implémentation de deux points de contrôles. Premièrement, nous tirons avantage de la spécificité des bactériophages qui ciblent un nombre restreint d'espèces bactériennes. Deuxièmement, parmi cette population, seules les cellules bactériennes contenant la séquence d'ADN ciblées seront tuées, sans affecter le reste de la population. Dans ce projet, nous nous focaliserons sur l’une des menaces la plus sérieuse causée par les bactéries résistantes : nous génèrerons une thérapie ciblée qui permettra la destruction d’E. coli porteur de Bêta-lactamase à spectre étendu (BLSE).
Afin de parvenir à nos fins, nous chercherons tout d'abord à isoler et identifier des bactériophages que nous pourrons utiliser comme vecteur de notre technologie. Nous développons actuellement une plateforme robotisée à haut débit afin d'accélérer la découverte de bactériophages présentant des caractéristiques différentes au niveau du spectre d'hôte ainsi que de leur capacité d'injection au sein de cellules cibles. Cette plateforme, couplée aux dernières technologies de séquençage, nous permettra d'identifier les sites de packaging à inactiver afin de réaliser la production de phagemides sans le moindre bactériophage. En parallèle, nous utiliserons de nouvelles techniques de bioingénierie pour : la modification des spectres d'hôtes des bactériophages précédemment identifiés, l’empaquetage et la protection de nos circuits génétiques au sein des capsides virales. Enfin, nous établirons un modèle de colonisation chez la souris avec une souche E. coli BLSE afin de démontrer l'efficacité de nos éligobiotiques in vivo. Cela nous permettra d'optimiser et de quantifier l'efficacité de nos phagemides à délivrer leur circuit génétique et à éradiquer les bactéries pathogènes cibles.
En résumé, les connaissances et outils développés dans ce projet ouvriront le champ de la "thérapie génique bactérienne" afin de permettre une manipulation précise du microbiome et l'élimination spécifique de souches bactériennes dans des écosystèmes microbiens complexes. Ainsi, notre technologie pourrait permettre à l'avenir la mise en place des prochaines thérapies antibactériennes personnalisées. Une telle stratégie pourrait ainsi avoir des applications importantes en santé humaine, notamment dans la prévention, le contrôle et le traitement des maladies infectieuses sévères.