Description du sujet de thèse

La résistance antimicrobienne aux antibiotiques constitue une menace sérieuse pour la santé humaine. L'OMS a identifié les agents pathogènes ESKAPE (E. faecium, S. aureus, K. pneumoniae, A. baumannii, P. aeruginosa et Enterobacter spp.) comme des cibles prioritaires pour la découverte de médicaments. Ces bactéries sont la principale cause d'infections nosocomiales dans le monde, et la plupart d'entre elles sont multirésistantes. Nous utiliserons une approche intégrative, avec une combinaison d'approches biochimiques, biophysiques, structurales et microbiologiques, pour développer de nouveaux antibiotiques en suivant en parallèle deux approches distinctes, toutes deux ciblant le ribosome bactérien.

La première approche consiste à développer une molécule chimérique entre un peptide antimicrobien riche en proline (PrAMP) et un antibiotique macrolide. Les macrolides sont une classe d'antibiotiques cliniquement importante, principalement utilisée contre les bactéries Gram(+). Ils inhibent la synthèse des protéines en obstruant le tunnel de sortie des peptides (PET) dans le ribosome, mais leur utilisation est compliquée par l'émergence de résistances. Les peptides antimicrobiens riches en proline (PrAMP) constituent une nouvelle classe prometteuse d'antibiotiques qui pénètrent dans le cytosol bactérien à l'aide de transporteurs de la membrane interne et se fixent également dans le PET. Ils présentent une forte activité antimicrobienne contre certaines des espèces Gram(-) multirésistantes les plus alarmantes. Les structures des ribosomes liés aux macrolides ou aux PrAMPs ont révélé un chevauchement partiel de leurs sites de liaison respectifs dans la TEP, empêchant a priori la liaison simultanée de ces deux classes d'antibiotiques. Nos récents travaux basés sur des études structurales et thermodynamiques ont montré que, bien que ces deux classes d'antibiotiques interagissent avec l'ARNr dans le tunnel de sortie du ribosome, ils peuvent coexister en raison d'un déplacement inattendu du PrAMP suite à la liaison du macrolide. La structure cryoEM que nous avons obtenue indique clairement qu'une molécule chimérique pourrait effectivement se lier au ribosome et surmonter la résistance actuelle aux macrolides et étendre leur spectre d'activité aux bactéries Gram (-). Notre objectif est de concevoir de telles molécules chimériques, de tester leurs capacités à interagir avec les ribosomes de bactéries ESKAPE ainsi que leurs propriétés antibiotiques, ceci afin de proposer de nouveaux composés utilisables sur les bactéries résistantes et disposant d’un spectre antibiotique élargi.

La seconde approche consiste à développer, en collaboration avec Reynald Gillet (Université de Rennes), de nouveaux antibiotiques ciblant la trans-traduction dans les bactéries multi-résistantes d'ESKAPE. La trans-traduction est le principal mécanisme de recyclage des ribosomes bloqués sur un ARNm problématique chez les bactéries. C'est une cible intéressante pour de nouvelles molécules antibiotiques car elle est absente chez les eucaryotes et elle est essentielle à la survie ou à la virulence de nombreuses bactéries pathogènes. Dans les cas où la délétion n'est pas létale, elle induit des phénotypes hypersensibles, ce qui rend les antibiotiques plus efficaces. La trans-traduction est réalisée par un ARN hybride transfert-messager (ARNtm) et son partenaire protéique SmpB. Des médicaments ciblant la trans-translation ont été identifiés par notre collaborateur. Cependant, la cible moléculaire précise - qu'il s'agisse de l'ARNt, de la protéine SmpB, du complexe formé par les deux, ou du ribosome lui-même - et le mécanisme d'action restent inconnus. Notre objectif est de faire appel à des techniques biophysiques pour élucider le mécanisme d'inhibition. En outre, nous allons utiliser la cristallographie aux rayons X pour obtenir des informations au niveau atomique sur l'interaction entre le composé et sa cible afin de proposer des solutions d’amélioration de ces composés.

Contexte de travail

Le travail de thèse sera essentiellement effectué au laboratoire "Architecture et Réactivité de l'ARN", sur le campus de l'Esplanade à Strasbourg, plus précisément dans l'équipe "Structure, Dynamique et Ciblage des Machines Biomoléculaires". L'équipe se compose de 6 chercheurs permanents, 2 ingénieurs permanents et actuellement 1 ingénieur CDD, 3 postdoctorants et 1 doctorant. La partie dédiée à la cryomicroscopie électronique se fera à l'Institut de Génétique et Développement de Rennes, situé sur le campus Beaulieu, dans l'équipe "Contrôle et Qualité de la Synthèse Protéique".

Contraintes et risques

Pas de risques particuliers.