Equipe d’Accueil : Pathogénomique Mycobactérienne Intégrée

Intitulé de l’Unité : Pathogénomique Mycobactérienne Intégrée

Nom du Responsable de l’Unité : Prof. Roland Brosch

Nom du Responsable de l’Équipe : Prof. Roland Brosch

Adresse :  Institut Pasteur, 25-28 rue du Dr Roux, 75015 Paris

Responsable de l’encadrement : Dr Arnaud Firon

Tél : +33 (0)1 40 61 36 76                             E-mail:  arnaud.firon@pasteur.fr

Résumé du projet :

Le projet a pour objectifs de caractériser les réseaux de régulation, leur évolution au sein du genre Mycobacterium, et de les manipuler afin d’améliorer les réponses vaccinales.

L’objectif principal du M2 est de développer les outils génétiques permettant d’introduire précisément des modifications dans le génome des mycobactéries. Les contraintes sont importantes (e.g. croissance lente, haut pourcentage en GC) limitant historiquement les possibilités de manipulation génétique. Récemment, l’interférence par dCas9 est devenue la méthodologie de choix permettant d’inhiber la transcription des gènes ciblés [1]. Afin de permettre des modifications plus précises, les vecteurs de CRISPRi vont être adapté pour permettre le ‘prime-editing’, une méthode de référence pour introduire des mutations dans les cellules eucaryotes se fondant sur un couplage entre dCas9 (assurant la spécificité du ciblage) et une transcriptase inverse (assurant l’introduction des mutations désirées). Le ‘prime editing’ sera couplé à une Cas9 catalytiquement active pour contre-sélectionner les génomes n’ayant pas été modifié dans une approche ‘breake-or-make’ récemment développée dans le pneumocoque [2]. Idéalement, cette approche permettra d’obtenir les mutations ponctuelles désirées après une seule étape de transformation-sélection.

Les outils génétiques seront utilisés pour introduire des modifications précises de quelques bases dans le génome. Plus précisément, les codons correspondant aux acides aminés impliqués spécifiquement dans l’activité phosphatase des histidine kinases seront modifiés. L’activation constitutive des réseaux de régulation à deux composants sera analysée par séquençage des ARN pour caractériser de façon fine les gènes et fonctions de ces réseaux [3]. L’évolution des réseaux de régulation sera analysée en comparant les propriétés de ces réseaux entre espèces pathogènes et non pathogènes. Le système PhoPR sera particulièrement ciblé considérant son rôle central dans la régulation de la pathogénicité et de l’adaptation au stress. De plus, l’évolution de la régulation dépendante de PhoPR apparait comme un des déterminant de l’évolution des bacilles de la tuberculose, contribuant à une pathogénicité plus élevée et à la persistance de M. tuberculosis dans l’hôte mammifère [4, 5].

Le développement d’un vaccin contre la tuberculose est un enjeu de santé publique mondiale. Le BCG est toujours le seul vaccin disponible, malgré ses importantes limitations. Parmi les pistes actuelles, la réintroduction de facteurs de virulence atténué (ess) et des mutants phoPR sont en cours d’évaluation pour améliorer l’efficacité de la souche vaccinale. L’équilibre entre pathogénie et virulence est critique pour induire une réponse immunitaire efficace sans risque infectieux. L’approche d’activation constitutive des réseaux de régulation offre de nouvelles opportunités pour identifier des souches retenant une pathogénie nécessaire à la réponse immunitaire, tout en diminuant la virulence du fait d’une impossibilité de la bactérie à s’adapter aux différentes niches environnementales lors de l’infection [6,7].

 

Dernières Publications en lien avec le projet :

  1. Rock JM, Hopkins FF, Chavez A, Diallo M, Chase MR, Gerrick ER, et al. Programmable transcriptional repression in mycobacteria using an orthogonal CRISPR interference platform. Nat Microbiol. 2017;2:16274.
  2. Rengifo-Gonzalez M, Mazzuoli MV, Janssen AB, Rueff AS, Burnier J, Liu X, et al. Make-or-break prime editing for genome engineering in Streptococcus pneumoniae. Nature communications. 2025;16(1):3796.
  3. Claverie C, Coppolino F, Mazzuoli MV, Guyonnet C, Jacquemet E, Legendre R, et al. Constitutive activation of two-component systems reveals regulatory network interactions in Streptococcus agalactiae. Nature communications. 2024;15(1):9175.
  4. Malaga W, Payros D, Meunier E, Frigui W, Sayes F, Pawlik A, et al. Natural mutations in the sensor kinase of the PhoPR two-component regulatory system modulate virulence of ancestor-like tuberculosis bacilli. PLoS Pathog. 2023;19(7):e1011437.
  5. Gonzalo-Asensio J, Malaga W, Pawlik A, Astarie-Dequeker C, Passemar C, Moreau F, et al. Evolutionary history of tuberculosis shaped by conserved mutations in the PhoPR virulence regulator. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014;111(31):11491-6.
  6. Coppolino F, De Gaetano GV, Claverie C, Sismeiro O, Varet H, Legendre R, et al. The SaeRS two-component system regulates virulence gene expression in group B Streptococcus during invasive infection. mBio. 2024;15(9):e0197524.
  7. Chandra P, Grigsby SJ, Philips JA. Immune evasion and provocation by Mycobacterium tuberculosis. Nat Rev Microbiol. 2022;20(12):750-66.

Ce projet s’inscrit dans la perspective d’une thèse

si oui type de financement prévu : Concours contrats doctoraux du ministère

 Ecole Doctorale de rattachement :  BioSPC