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DynPhages

Dynamique du génome des bactériophages

Les bactériophages évoluent sur Terre depuis des milliards d’années et sont présents partout. L’équipe chargée de la dynamique du génome des bactériophages (DynPhage) souhaite décrypter les mécanismes moléculaires à l’origine de leur succès écologique et les faire évoluer pour en faire des alternatives puissantes aux antibiotiques contre des agents pathogènes tels que Enterococcus faecium, Escherichia coli et Pseudomonas aeruginosa.

Marie-Agnès PETIT

Axe de recherche

  • Genome evolution by recombination - DynPhages Les phages font partie des entités biologiques les plus anciennes et les plus abondantes sur Terre, et présentent une diversité génétique remarquable. Ceci est en partie dû au fait que ~60% des phages codent pour des systèmes de recombinaison particuliers qui sont très efficaces et diversifiés. Parmi cette diversité de recombinases virales, trois superfamilles ont été reconnues et nommées d’après le pli de leur membre le mieux caractérisé : RAD52-like, Gp2.5-like et RAD51/RecA-like. Cependant, la diversité des protéines interagissant avec ces recombinases est à l’origine de mécanismes moléculaires très diversifiés de recombinaison dans les phages, qui sont encore mal compris. L’équipe s’intéresse à l’identification des partenaires des différentes recombinases de phages et à la caractérisation du mécanisme de recombinaison in vitro et in vivo. Les études actuelles se concentrent sur la paire RecT/Gam du phage Gally et la paire Sak4/SSB du phage HK620, qui infectent tous deux Escherichia coli.
  • Outre leur rôle évolutif à long terme, les recombinases de phages peuvent également conférer des avantages à court terme dans le cycle de vie de leur phage apparenté. On pense que cela résulte de leur implication dans la réplication de l’ADN, bien que cette fonction ne soit pas bien conservée et encore mal comprise, même chez les phages modèles. Nous mesurons l’effet de la délétion de ces modules de recombinaison sur la réplication de l’ADN de l’hôte afin d’identifier les étapes qui les impliquent et de comprendre leur rôle dans la synthèse du génome du phage.
  • L’utilisation du module de recombinaison lambda (λ red) dans l’ingénierie des génomes a considérablement simplifié la manière dont le génome d’E. coli et des souches apparentées peut être modifié. Cependant, l’utilisation de ce module dans d’autres espèces bactériennes est faible ou inexistante. Cela est dû à l’implication d’autres protéines dans le mécanisme de recombinaison, notamment des protéines hôtes. L’équipe recherche ces protéines hôtes qui permettront d’étendre le spectre d’action des modules de recombinaison phagique efficaces chez E. coli à d’autres espèces.
  • Ecological impact of prophages - DynPhages Dans un écosystème tel que le microbiote intestinal, la plupart des bactéries hébergent des prophages. On soupçonne que des métabolites provenant d’autres bactéries, de l’alimentation ou de l’hôte peuvent agir comme inducteurs de prophages, bien que l’on sache peu de choses à ce sujet à l’heure actuelle. L’équipe étudie les signaux qui pourraient conduire à l’induction des prophages, en utilisant principalement un microbiote simplifié de l’hôte de la souris sans germe. Une partie du projet est menée en collaboration avec le Dr Debarbieux (I. Pasteur).
  • L’expertise de longue date de l’équipe sur les phages tempérés d’Escherichia coli nous a également conduit à caractériser une induction atypique du cycle lytique dans la souche adhérente invasive d’Escherichia coli LF82, en collaboration avec le Dr Espeli (Collège de France, ANR Persist3Rs). Cette souche héberge cinq prophages, et son prophage le plus actif, Gally, a un comportement particulier à l’intérieur des macrophages : il est réprimé dans des conditions induisant la réponse SOS. Le mécanisme à l’origine de cette répression originale est en cours d’étude.
  • L’induction de prophages peut également être appréhendée par l’analyse des viromes, bien que des développements méthodologiques soient encore nécessaires. Notre expertise en séquençage et analyse des viromes nous a permis de collaborer avec plusieurs équipes de l’INRAE (Muse@Micalis, Dr De Paepe, NutriPhage@Micalis, Dr Pfeifer, Sayfood, Dr Dugat-Bony ; Pathologie des Plantes, Dr Torres-Barcelo ; PROSE, Dr Bize), un laboratoire français (Hôpital Saint-Antoine et Université Paris-Sorbonne, Dr De Sordi), une entreprise française (MaaT Pharma), ainsi que dans le cadre d’un projet de Joint Program Initiative, avec le Canada (U. Laval, Dr Moineau) et le Danemark (U. Copenhague, Dr Nielsen, clinique COPSAC, Dr Shah).
  • L’impact écologique de deux autres prophages a également été étudié dans le cadre de collaborations où notre équipe avait une fonction de support : comportement d’une souche d’E. coli hébergeant le prophage 933W chez des souris germ-free (collaboration avec le Dr Bentancor, Buenos Aires), et étude d’un mécanisme d’induction original pour un prophage de Streptomyces ambofaciens (collaboration avec le Dr Bury-Moné, I2BC, France).

Phages against antibioresistance - DynPhages

Pour les pathogènes bactériens qui présentent des niveaux de résistance aux antibiotiques de plus en plus élevés, les phages deviennent une alternative sérieuse pour le traitement.

  • Nous avons isolé et caractérisé des phages virulents contre des isolats cliniques d’Enterococcus faecalis et E. faecium, pathogènes listés par l’OMS pour lesquels de nouveaux médicaments sont urgemment nécessaires, en collaboration avec les Drs Serror et Repoila (CPE@Micalis), et le Dr Cattoir (U. Rennes, INSERM). Face au fait que la plupart des phages naturels n’infectent que quelques souches au sein d’une espèce donnée, nous avons développé une expertise dans les expériences d’évolution pour élargir la gamme d’hôtes des phages.
  • Afin de combattre un autre pathogène opportuniste, l’équipe a collaboré avec Phaxiam (anciennement Pherecydes Pharma) et a exploré les relations phage-hôte pour un ensemble de Pseudomonas aeruginosa infectant des phages virulents.
  • L’utilisation des phages pour lutter contre l’antibiorésistance exige que leurs génomes soient annotés au mieux de nos connaissances. L’équipe a contribué à l’optimisation d’outils tels que PHROGS (avec le Dr Enault, U. Clermont Auvergne) pour l’annotation et la classification des génomes de phages.
  • La pleine efficacité de l’éradication bactérienne par les phages repose sur leur capacité à lyser toutes les bactéries qu’ils infectent. Nous explorons actuellement un cycle phagique peu étudié appelé pseudolysogénie, dans lequel les phages virulents interrompent leur cycle lytique et sont maintenus à l’intérieur de leur hôte dans un état semi-dormant, à l’instar des phages tempérés.

Membres de l'équipe

Benoît LEROUGE

  • Doctorant

Julien LOSSOUARN

  • Ingénieur

François LECOINTE

  • Scientifique

Caroline HENROT

  • Doctorant

Olivier SON

  • Technicien

Elisabeth MONCAUT

  • Ingénieur

Marie-Agnès PETIT

  • Scientifique
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