Un nouvel ANR pour Andrew Griffiths et collaborateurs

Un nouvel ANR pour Andrew Griffiths et collaborateurs
Le projet « microFlu4AMR » déposé par Andrew Griffiths (LBC – CBI) est lauréat de l’appel à projet « ANTIBIORESISTANCE : COMPRENDRE, INNOVER, AGIR » dans le cadre des Investissements d’Avenir. Ce projet est en partenariat avec l’équipe LGE de Paul Rainey et l’INRAE, l’UBFC et Deinove.

Le sol est un formidable réservoir de biodiversité et les antibiotiques sont majoritairement des métabolites secondaires, ou des dérivés semi-synthétiques, issus de ces microorganismes. Dans la nature, ces composés servent d'armes dans la compétition entre les espèces, et leur évolution et dissémination sont intimement liées à celles de l'antibiorésistance. Ce projet vise à i) étudier la diversité fonctionnelle (gènes et voies métaboliques) des communautés microbiennes du sol impliquées dans la production d'antibiotiques et des résistomes correspondants, ii) améliorer la compréhension des processus écologiques et évolutifs des communautés du sol impliquées dans la production d'antibiotiques et par conséquent, aux résistomes associés, iii) améliorer compréhension du rôle et des mécanismes de transferts de gènes dans l'évolution et la diffusion des antibiotiques et de leur résistance, et iv) découvrir de nouvelles classes d'antibiotiques naturels, en particulier ciblant les pathogènes pour réduire les risque d'émergence de résistomes.

À cette fin, nous analyserons des échantillons de sol, sélectionnés pour couvrir la plus grande diversité microbienne possible. La diversité génétique associée à l'antibiorésistance et à la production d'antibiotiques sera caractérisée fonctionnellement en utilisant i) des approches métagénomiques ciblées et globales et ii) à l'aide d'une nouvelle plateforme de microfluidique en goutte, un criblage phénotypique et génotypique à très haut débit couplé à un séquençage génomique sur cellule unique. Cela donnera un aperçu sans précédent de la diversité et des interactions entre les molécules antibiotiques et les antibiorésistances, et permettra potentiellement des découvertes dans ces deux domaines.

En outre, nous utiliserons ces échantillons de sol, et cette plateforme microfluidique, en combinaison avec un système innovant d'évolution en laboratoire, pour étudier i) le rôle des éléments génétiques naturels égoïstes (SGE) pour l'amplification et la diffusion des gènes associés aux antibiotiques et aux antibiorésistances, ii) les mécanismes qui contrôle l'émergence et la dissémination des résistances, iii) l'émergence de nouveaux clusters de gènes codants pour des antibiotiques ou des résistances en raison d'événements de recombinaison, et iv) l'obtention de nouveaux antibiotiques par l'évolution en laboratoire de communautés microbiennes complexes.
Dans le système de microfluidique en gouttes, développé dans ce projet, les micro-organismes seront séparés en cellule unique par goutte. La production d'antibiotiques sera détectée à l'aide de bactéries reportrices fluorescentes développées pour trier en jusqu'à 1000 gouttes par seconde et cribler environ 1 million de micro-organismes par heure. Cette technologie innovante augmentera à la fois le débit (> 100 fois) et la sensibilité du criblage par rapport aux méthodes microbiologiques conventionnelles. Le même système sera également appliqué pour suivre l'antibiorésistance. Dans ce cas les bactéries vivantes seront détectées à l'aide d'un fluorophore permettant de quantifier les cellules vivantes en goutte. Ce système permettra également la sélection d'espèces réputées non cultivables. À cette fin, nous développerons un processus de séquençage génomique sur cellule unique (WGS) de milliers de bactéries triées afin d'identifier les clusters de gènes impliqués dans la production de nouveaux composés antibiotiques, ou dans de nouveaux mécanismes d'antibiorésistance.

L'activité des bactéries cultivables triées sera validée sur plusieurs pathogènes. Les molécules actives seront identifiées par spectrométrie de masse et les génomes des souches analysées par NGS. Les clusters de gènes codant potentiellement pour de nouveaux antibiotiques et provenant des bactéries triées, cultivable ou non, seront transférées dans un châssis bactérien pour leur production, leur caractérisation, et le développement potentiel de nouvelles molécules thérapeutiques.