Soutenance de thèse :

Adaptation of Staphylococcus aureus to Natural Environments and Aptamer-Based Sensing

Staphylococcus aureus est une bactérie pathogène opportuniste qui constitue une menace majeure en sécurité alimentaire et en santé publique. De plus, cette bactérie possède un pouvoir d’adaptation lui permettant de persister et de survivre dans des environnements complexes, causant une grande variété de maladies chez l’Homme et chez l’animal. Face à ces défis, il est crucial de développer de nouvelles méthodes de détection rapide et fiable. L’émergence de souches multi-résistantes, combinée à leur capacité à se développer dans des matrices biologiques diverses exige des outils analytiques capables de dépister S. aureus directement dans ces environnements complexes. Les biosenseurs basés sur les aptamères sont un candidat prometteur pour atteindre cet objectif.
La première partie de cette thèse analyse l’adaptation de Staphylococcus aureus dans des environnements complexes riches en lipides, tels que le lait et le sérum. Ces environnements naturels remodèlent la composition et la morphologie de l’enveloppe bactérienne et modifient la résistance au stress oxydatif ainsi que la résistance aux antibiotiques. Les résultats protéomiques comparatives révèlent des modifications importantes dans l’expression des protéines impliquées dans le métabolisme central du carbone, les voies biosynthétiques et les voies de fermentation dans les deux matrices par rapport BHI. Une régulation positive des facteurs de virulence et des protéines associées à la réponse au stress est également observée lorsque S. aureus est adapté au lait. Ces observations sont confirmées par l’étude de la létalité du pathogène dans un modèle d’infection en modèle insecte, mettant en évidence une forte corrélation entre la virulence de la souche bactérienne et sa capacité à s’adapter à différents environnements.
La seconde partie de cette thèse se concentre sur l’optimisation et l’analyse structurale un aptamère nommé SA61, sélectionné spécifiquement pour se lier aux cellules de S. aureus. Cet aptamère est un oligomère d’ADN, possedant des propriétés de reconnaissance d’un épitope non identifié présent à la surface de S. aureus. Grâce à l’utilisation de techniques biophysiques telles que le dichroïsme circulaire, la spectroscopie UV, et la résonance magnétique nucléaire (RMN), une étude de la stabilité et de la structure de l’aptamère SA61 a été réalisée. Les résultats de ces travaux montrent que la séquence de l’aptamère SA61 forme un motif intercalé (motif-I) in vitro. Ces structures tétramériques d’ADN sont constituées de paires de bases C:C+ intercalées, se formant régulièrement avec des séquences riches en cytosine dans des conditions légèrement acides. Cette configuration particulière pourrait offrir une spécificité accrue à l’aptamère pour sa cible. Sur la base de ces données, la séquence initiale des nucléotides de SA61 a été modifiée pour optimiser son affinité de liaison pour S. aureus. Le motif-I se formant uniquement en conditions légèrement acides, des modifications chimiques de SA61 sont nécessaires pour stabiliser sa structure et améliorer son affinité pour se lier à S. aureus dans des conditions physiologiques. A ce jour, aucun motif-i spécifique à un biomarqueur pathogène n’a été clairement identifié ou étudié, ouvrant la voie à des investigations innovantes dans ce domaine.
Les résultats suggèrent que le développement d’un aptasenseur robuste, sélectif et sensible repose sur une compréhension des adaptations de S. aureus dans l’environnement naturel et l’optimisation structurelle des aptamères. L’intégration de ces paramètres est cruciale pour concevoir des outils de détection efficaces et adaptés aux défis posés par cette bactérie pathogène.

Jury members:

• Mme Bianca SCLAVI, Directrice de recherche, CNRS, Sorbonne université – Paris –  Rapporteur
• Mr Vittorio VENTURI, Professeur, Université Mohammed VI Polytechnique (Maroc) – Rapporteur
• Mme Carole CHAIX,  Directrice de recherche CNRS Université Claude Bernard Lyon 1 – Examinatrice
• Mme Michèle SALMAIN, Directrice de recherche, CNRS –  Université de Newcastle – Examinatrice
• Mr Ivica DIMKIC, Chargé de recherche – Université de Belgrade (Serbie) –  Examinatrice

Directed by:

Jasmina Vidic and Brahim Heddi