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Transmission de resistance aux antimicrobiens par transfert de gènes au sein de biofilms bactériens – TARGET-biofilms

Résumé de soumission

Les communautés bactériennes sont composées d'une multitude d'espèces, qui ont la capacité d'échanger du matériel génétique par transfert horizontal de gènes (THG), accélérant ainsi leur diversification, leur adaptation et leur évolution génétique. Le principal mécanisme de transfert de gènes est la conjugaison bactérienne, où l'ADN est transféré d'une cellule donneuse à une cellule receveuse par contact direct. L'impact de la conjugaison est devenu évident après la Seconde Guerre mondiale, avec la propagation mondiale de la multirésistance. De nos jours, l'analyse des souches commensales, environnementales et pathogènes résistantes aux médicaments a révélé une vaste collection de plasmides conjugatifs portant un ou plusieurs gènes de résistance à la plupart, sinon à toutes les classes d'antibiotiques actuellement utilisés dans les traitements cliniques. La dissémination de la résistance aux médicaments par conjugaison est donc un obstacle majeur au succès du traitement des infections et est désormais reconnue comme l'une des plus grandes menaces en matière de santé publique.
Dans les environnements naturels et cliniques, les espèces bactériennes vivent principalement dans des communautés spatialement structurées appelées biofilms, dans lesquels une matrice extracellulaire maintient les cellules ensembles. Les biofilms offrent une protection contre les composés potentiellement toxiques comme les antimicrobiens, ce qui limite intrinsèquement l'efficacité de ces traitements conventionnels. Les biofilms protègent également la communauté bactérienne contre les infections bactériophagiques, ce qui rend les approches thérapeutiques basées sur les phages inadaptées. Il est important de noter que le mode de vie du biofilm facilite le THG par conjugaison. Par conséquent, les biofilms non seulement protègent les bactéries contre les dangers externes, mais pourraient également offrir une niche qui facilite la dissémination des déterminants de la résistance aux médicaments. Cette possibilité renforce la nécessité de fournir des efforts de recherche afin d’accumulation des connaissances de base sur la dynamique du transfert de gènes par conjugaison d'ADN au sein des communautés de biofilms bactériens.
L'objectif principal du projet TARGET-Biofilms est d'explorer l'aspect fondamental et pratique de la conjugaison de l'ADN dans les biofilms bactériens. Le premier objectif est de fournir une compréhension complète des mécanismes, de l'étendue et de l'impact de la conjugaison bactérienne au sein des biofilms. Pour ce faire, nous utiliserons un système génétique pour suivre le transfert d'ADN intra- et inter-espèces de cellule à cellule dans des cellules vivantes, en combinaison avec un dispositif expérimental permettant l'imagerie directe des biofilms de bactéries en 3D à résolution cellulaire et sous-cellulaire. Nous explorerons l'influence de la structure du biofilm et de la composition des souches sur l'efficacité du transfert de l'ADN et étudierons la dissémination de la résistance aux médicaments dans la communauté. Le deuxième objectif est de tester la possibilité de combiner les systèmes de conjugaison et CRISPR pour manipuler in situ le biofilm, en tentant de désassembler les biofilms par destruction des bactéries résidentes ou en supprimant les gènes nécessaires à la formation et la stabilité du biofilm. La combinaison des fonctions de transfert d'ADN par conjugaison avec les gènes CRISPR/Cas9 conçus pour avoir un effet spécifique sur des espèces bactériennes ciblées est une approche inexplorée, mais prometteuse, qui mérite un grand intérêt.
Le programme de recherche bénéficiera de l'expertise du consortium dans les approches de microscopie à cellules vivantes dédiées à l'étude du transfert d'ADN et des biofilms, ainsi que la microbiologie moléculaire. Le projet TARGET-Biofilms produira certainement des résultats bénéfiques pour la santé publique, animale et environnementale.

Coordinateur du projet

Monsieur Christian Lesterlin (centre national pour la recherche scientifique)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS centre national pour la recherche scientifique
Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology

Aide de l'ANR 202 204 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 36 Mois

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