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Histoire évolutive de l’ultrarésistance aux antibiotiques de Mycobacterium tuberculosis
Arbre phylogénétique basé sur le séquençage des génomes de 720 souches W148 et 12 souches externes apparentées. Les différentes couronnes colorées montrent, de l’intérieur vers l’extérieur, la présence (case pleine) ou l’absence (case vide) de mutations conférant une résistance à différents médicaments (INH isoniazide, SM streptomycine, RIF rifampicine, EMB éthambutol, PZA pyrazinamide, FQ fluoroquinolones, KM kanamycin, ETH éthionamide et PAS acide para-aminosalicylique), les profils d’antibiorésistance associés (XDR ultrarésistance et pre-XDR pré-ultrarésistance), et la présence de mutations compensatrices de coût métabolique dû aux mutations d’antibiorésistance. Des groupes de variants épidémiques particulièrement localisés en Biélorussie et en Estonie sont signalés.
A l’origine de 1.5 millions de décès chaque année, la tuberculose est une cause première de mortalité due à une maladie infectieuse, seulement devancée par la COVID en 2020-2021. Une étude basée sur le séquençage génomique a déterminé les facteurs bactériens et certains évènements historiques impliqués dans l’émergence et la propagation internationale de souches multirésistantes aux traitements. Ces résultats, publiés dans la revue Nature Communications, soulignent la nécessité de déployer de nouveaux moyens de détection de résistance étendue.
La tuberculose multi-/ultra-résistante aux antibiotiques, contractée le plus souvent par transmission interhumaine, est la principale cause de mortalité humaine due à la résistance aux antimicrobiens. Des branches particulières d’une lignée de souches de Mycobacterium tuberculosis sont responsables de fortes prévalences de multirésistance en Eurasie, et présentent des distributions transnationales exceptionnelles.
Des scientifiques français et allemands ont déterminé les facteurs sous-jacents à l'émergence et à la propagation épidémique de la branche appelée W148 en analysant les génomes de plus de 700 souches de 23 pays. Les résultats permettent de dater un ancêtre commun déjà résistant à l’isoniazide et la streptomycine au début des années 60, concordant avec l'introduction de ces antibiotiques à cette époque. Des expansions épidémiques successives ont suivi à la fin des années 1980 et à la fin des années 1990, coïncidant avec des changements socio-économiques majeurs de l'ère post-soviétique. Ces souches ont évolué vers des niveaux de (pré-)ultrarésistance en moins de deux décennies, accumulant des mutations de résistance à jusqu'à 11 médicaments. La transmission des souches les plus résistantes est associée à l'acquisition de mutations compensant le coût métabolique dû aux mutations de résistance. Toutes les souches W148 possèdent également une mutation d’hypervirulence, et certaines d’entre elles ont acquis des mutations additionnelles pouvant encore favoriser le développement de résistances supplémentaires.
Cet arsenal génétique exceptionnel et la large distribution géographique de ces souches constituent une «tempête parfaite», mettant en péril le succès de l'introduction des nouveaux traitements de tuberculose multirésistante. Le déploiement à plus grande échelle de nouveaux tests à spectre diagnostique étendu, tels le test Deeplex Myc-TB récemment développé par GenoScreen avec le concours d’un chercheur du CNRS, sera essentiel pour combattre la propagation de telles souches hautement résistantes.
Reference:
Merker M, Rasigade JP, Barbier M, Cox H, Feuerriegel S, Kohl TA, Shitikov E, Klaos K, Gaudin C, Antoine R, Diel R, Borrell S, Gagneux S, Nikolayevskyy V, Andres S, Crudu V, Supply P, Niemann S, Wirth T.
Nat Commun. 2022 13:5105. doi: 10.1038/s41467-022-32455-1
An Arginine-Rich Motif in the ORF2 capsid protein regulates the hepatitis E virus lifecycle and interactions with the host cell
Hepatitis E virus (HEV) is the major cause of acute viral hepatitis worldwide. Although infection with HEV is usually self-resolving, it can cause up to 30% mortality in pregnant women and leads to a chronic infection in immunocompromised patients. There is no specific treatment nor universal vaccine to fight against this virus.
Few years ago, we developed an efficient cell culture system for HEV which allows for studying the molecular and cellular mechanisms of the HEV lifecycle. This model notably enabled the pioneering demonstration that, during its lifecycle, HEV produces at least 3 forms of its ORF2 capsid protein: infectious ORF2 (ORF2i), glycosylated ORF2 (ORF2g), and cleaved ORF2 (ORF2c). These ORF2 forms perform distinct functions in the HEV lifecycle. The ORF2i protein is the structural component of infectious particles whereas the ORF2g/c proteins are not associated with infectious material but likely act as a humoral immune decoy that inhibits antibody-mediated neutralization. The ORF2g/c proteins are secreted in large amounts in culture supernatant and are the most abundant antigens detected in patient sera.
In the study of Hervouet, Ferrié, Ankavay et al., we deciphered the molecular determinants of ORF2 multifunctionality. We identified an arginine-rich motif (ARM) located in the ORF2 N-terminal region that controls the subcellular localization, the fate, the maturation and functions of ORF2 forms. It also promotes ORF2-host cell interactions. Our observations highlighted the ORF2 ARM as a unique central regulator of ORF2 addressing that finely controls the HEV lifecycle. Thus, our study enabled the pioneering demonstration that HEV developed a master strategy to condense multiple information into only five amino acid residues of its capsid protein. This strategy is likely also exploited by other pathogens.
Hervouet, K.*, Ferrié, M.*, Ankavay, M.*, et al. PLoS Pathog. 2022 Aug 25;18(8):e1010798. doi: 10.1371/journal.ppat.1010798.
Investigating drug resistance of Mycobacterium leprae in the Comoros: a deep-sequencing study
Bien que considérée comme un fléau du passé, la lèpre est une maladie infectieuse qui affecte encore plusieurs centaines de milliers de personne chaque année. L'émergence de résistance aux traitements antibiotiques est préoccupante. Cependant, cette résistance ne peut être détectée par les méthodes diagnostiques classiques, étant donné l’impossibilité de faire pousser la bactérie in vitro. Afin de surmonter cette impasse, un test moléculaire de nouvelle génération, appelé Deeplex Myc-Lep, a été mis au point par la société Genoscreen, implantée sur le campus de l’Institut Pasteur de Lille, avec le concours du Dr Philip Supply, Directeur de Recherche du CNRS, au Centre d’Infection et d’Immunité de Lille. Ce test permet de séquencer en profondeur toutes les cibles génétiques connues associées à l’antibiorésistance du bacille, directement à partir d’ADN extrait de biopsies cutanées de patients. En collaboration avec l’Institut de Médecine Tropicale d’Anvers et la fondation Damien, l’utilisation de ce test nous a permis de montrer l’absence d’émergence de résistance aux traitements curatifs ou préventifs chez des patients souffrant de lèpre aux Comores, un pays fortement touché par la maladie. Ces résultats donnent des informations encourageantes sur l’efficacité du programme de lutte déployé actuellement dans le pays, et ouvrent la perspective d’une utilisation à grande échelle de cette nouvelle approche moléculaire pour le diagnostic et la surveillance. Ces résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Lancet Microbe.
Braet, SM, Jouet, A, Aubry, A, Van Dyck-Lippens, M, Lenoir, E, Assoumani, Y, Baco, A, Mzembaba, A, Cambau, E, Gonçalves Vasconcellos, SE, Rigouts, L, Suffys, PN, Hasker, E, Supply, P, de Jong, BC. Investigating drug resistance of Mycobacterium leprae in the Comoros: a deep-sequencing study. Lancet Microbe, 2022
La seule équipe en France faisant partie de Blastocystis sous One Health COST ...
Eric Viscogliosi et son équipe du CIIL, le seul en France à faire partie de "Blastocystis" dans le cadre de l’action One Health COST qui vient d’être acceptée.
Le clofoctol comme traitement potentiel de la COVID-19
Le repositionnement de médicaments est une stratégie visant à utiliser des molécules déjà présentes sur le marché pour les appliquer à d’autres maladies ne relevant pas de l’indication médicale d’origine. Une étude publiée le 19 mai dans la revue PLOS Pathogens par des équipes du CIIL suggère que le clofoctol pourrait être un traitement efficace contre le SARS-CoV-2 comme montré dans un modèle préclinique. Bien que les vaccins contre la COVID-19 réduisent les hospitalisations et le taux de mortalité, ils ne contrôlent pas la transmission virale. Des approches thérapeutiques efficaces et abordables sont donc nécessaires pour continuer à lutter contre cette infection virale. Les chercheurs lillois ont criblé à grande échelle une banque de 1942 composés médicamenteux de la société Apteeus dans l’espoir d’identifier des molécules antivirales. Les scientifiques ont découvert que le clofoctol (octofène), un antibiotique indiqué pour traiter les infections bactériennes des voies respiratoires, réduit fortement la réplication du SARS-CoV-2 en culture cellulaire. Les chercheurs ont confirmé cet effet antiviral dans un modèle préclinique de COVID-19. Ils ont également montré que le clofoctol atténue l’inflammation pulmonaire lors de l’infection. Les propriétés antivirale et anti-inflammatoire du clofoctol associées à un excellent profil de sécurité et des propriétés pharmacocinétiques intéressantes sont en faveur de ce candidat médicament pour le traitement de patients COVID.
Belouzard et al. (2022). PLoS Pathogens 18(5):e1010498
The small-molecule SMARt751 reverses Mycobacterium tuberculosis resistance to ethionamide in acute and chronic mouse models of tuberculosis
Alain Baulard, directeur de Recherche Inserm au CIIL, et ses collègues de l'Institut Pasteur de Lille, de l'Université de Lille et d'un large consortium public-privé, publient cette semaine dans Science Translational Medicine leurs avancées dans le développement d'un candidat-médicament innovant qui inverse la résistance à l'éthionamide chez la bactérie pathogène responsable de la tuberculose.
La tuberculose reste à ce jour la première cause de décès par infection. L’accroissement constant de souches de Mycobacterium tuberculosis résistantes aux antibiotiques aggrave d’année en année cette situation et inquiète au plus haut point les autorités sanitaires nationales et internationales. Cette situation d’urgence exige la découverte de traitements plus courts, plus efficaces, moins toxiques.
Les équipes lilloises de l’Institut Pasteur de Lille et de l’Université de Lille et leurs collaborateurs, auteurs de la publication parue cette semaine dans Science Translational Medicine, développent depuis plusieurs années une stratégie visant à augmenter l’activité d’une famille particulière d’antituberculeux appelés pro-antibiotiques. Ces équipes avaient initialement décrit, il y a quelques années dans le magazine Science, la reprogrammation de l’expression d’une nouvelle voie d’activation du pro-antiobitique éthionamide à l’aide de molécules de synthèse. Dans ce nouvel article, les auteurs révèlent, grâce à de la chimie médicinale couplée à une approche d’analyse phénotypique, le contrôle d’une nouvelle voie d’activation de l’éthionamide, plus puissante que les précédentes. La molécule SMARt751, capable de stimuler cette voie d’activation, est active in vitro, ainsi que dans des modèles in vivo de tuberculose aigüe ou chronique, y compris sur des souris infectées par des bacilles tuberculeux résistants à l’éthionamide. Un analogue de cette molécule est actuellement à l’aube de la Phase II d’évaluation clinique en partenariat avec les laboratoires Bioversys et GSK, et constitue donc un espoir de plus en plus concret pour les 10 millions de nouveaux patients atteints de tuberculoses chaque année dans le monde.
Pour en savoir plus : ICI
Enquête sur les micropompes à l'origine de la résistance aux antibiotiques
Juan-Carlos Jiménez Castellanos est un chercheur à l'Institut Pasteur de Lille, en France. Crédit : Lucas Barioulet pour Nature
Les bactéries résistantes aux antibiotiques, en particulier celles qui sont résistantes à plusieurs médicaments, constituent une menace majeure pour la santé dans le monde ; s'y attaquer est une priorité de recherche cruciale de l'Organisation Mondiale de la Santé. Je suis chimiste des protéines et biologiste moléculaire et j'étudie pourquoi les bactéries refusent souvent de mourir lorsqu'elles sont attaquées par des antibiotiques.
Les bactéries peuvent échapper aux antibiotiques par des moyens astucieux. L'une d'elles consiste à les éjecter par le biais de pompes d'efflux intégrées à la membrane interne de la bactérie. Ces pompes sont comme de minuscules aspirateurs qui expulsent en permanence les substances toxiques pour les bactéries.
Je suis fasciné par les pompes à efflux depuis mes études de premier cycle au Mexique, il y a plus de 16 ans. Je m'intéresse particulièrement à la façon dont elles peuvent se lier à des dizaines de composés chimiquement non apparentés et les extruder rapidement, efficacement et simultanément. Je travaille sur l'hypothèse qu'elles y parviennent en utilisant un groupe unique de protéines dépourvues de structures stables, connues sous le nom de protéines intrinsèquement désordonnées.
Ici, à l'Institut Pasteur de Lille, en France, j'utilise une technologie de criblage avancée pour tester la capacité de différentes molécules à inhiber l'action des pompes d'efflux. Je suis aidé par un circuit automatisé, avec une gamme d'équipements expérimentaux, et un robot qui peut charger jusqu'à 200 plaques d'essai dans un carrousel. Je peux programmer ce que je veux et aller prendre un café pendant que le robot se met au travail.
Je trouve étonnant que les protéines de toutes les formes de vie consistent en différentes combinaisons des mêmes 20 acides aminés. Je ne peux pas vraiment décrire pourquoi, mais résoudre des problèmes liés aux protéines me rend tellement heureux.
Avec des collègues, j'ai également travaillé à la mise au point de nouveaux inhibiteurs de pompes d'efflux (C. Plé et al. Nature Commun. 13, 115 ; 2022). J'espère que ceux-ci pourront être utilisés à la fois pour faire progresser notre compréhension du fonctionnement des pompes d'efflux et, avec les antibiotiques existants, pour contrer l'antibiorésistance et la multirésistance.
Programme «Investissements d’avenir» Appel à projets PPR "Antibiorésistance: comprendre, innover, agir" PPR-AMR-Edition 2021
Mustart — Multiparametric Strategies against Antibiotic Resistance in Tuberculosis
La réduction de l’incidence mondiale de tuberculose (TB) observée chaque année est trop faible pour compenser l’inquiétante progression de la multirésistance aux antituberculeux (MDR-TB). Si c’est en Europe que l’incidence de TB est la plus basse au monde, c’est aussi là que le taux de MDR-TB est le plus élevé. La dispersion massive des souches MDR dans une population grandissante de porteurs latents pour lesquels la résistance ne peut à ce jour être détectée, constitue un obstacle majeur aux objectifs d’éradication de l’OMS.
L’apparition de la résistance aux antituberculeux est liée au métabolisme et à la physiologie particulière de Mycobacterium tuberculosis, à la physiopathologie de la maladie et à son traitement singulièrement long :
- Ce dernier, par nature polythérapeutique, peut conduire à des phénomènes de multirésistance en un seul épisode thérapeutique.
- L’enveloppe particulière de M. tuberculosis constitue en soi un facteur de résistance innée à nombre d’antibiotiques (AB).
- Dans l’hôte malade, le bacille revêt des états physiologiques divers. Aucun AB n’est capable d’éliminer seul toutes ces populations, dont certaines sont dans un état de tolérance aux ABs.
- Un traitement long est ainsi requis pour tuer toutes les formes du bacille.
- La lente croissance du bacille a également des conséquences sur la la difficulté à obtenir un diagnostic rapide, que ce soit le diagnostic initial de la TB-maladie, ou celui de l’évolution du traitement.
Les organismes de prévention et de contrôle de la TB s’accordent ainsi à dire qu’une stratégie efficace de lutte contre la TB-MDR passe par la détection précoce de la résistance, l’élaboration de traitements plus courts, plus efficaces et moins toxiques, et par l’identification de biomarqueurs d’efficacité du traitement en temps réel.
Neuf équipes de Recherche françaises proposent d’aborder ensemble la question de la résistance aux antituberculeux au travers d’actions de recherche concertées et intégrées, depuis le laboratoire jusqu’au lit du patient. Ce consortium regroupe 7 puissantes équipes spécialisées sur la TB (dont 2 hospitalo-universitaires) ainsi que 2 partenaires d’autres domaines apportant les méthodologies et le savoir faire complémentaires, permettant de proposer un projet ambitieux et structurant.
La réduction du temps de traitement passe par l’identification de molécules efficaces. Cette efficacité sera recherchée dans la capacité de nouvelles molécules à agir i. sur les défenses de l’hôte, ii. en synergie, iii. contre les formes dormantes et persistantes du bacille. Le consortium va partager 9 molécules innovantes identifiées pour leur capacité à agir sur certains états physiologiques bactériens réfractaires à l’action d’ABs classiques, et sur la réponse protectrice de l’hôte. En sus, les partenaires vont partager plusieurs modèles de criblages innovants mimant certaines conditions physiologiques du bacille. L’ensemble des composés seront alors assemblés puis testés dans des modèles ex-vivo et in vivo pour identifier les combinaisons performantes.
Ce consortium dispose des compétences en microbiologie, biologie cellulaire, immunologie, biophysique, chimie thérapeutique, mathématiques, des ressources biomédicales et clinique, et des technologies pour mener à bien ces objectifs.
Responsable scientifique et technique
Alain Baulard, DR-Inserm
CIIL - Center for Infection and Immunity of Lille
Experts du CIIL impliqués dans le programme
Priscille Brodin
Ruben Hartkoorn
Camille Locht
François Massol
Philip Supply
Aurélie Tasiemski
Etablissement(s) partenaire(s) impliqué(s) *
1. CIIL - Institut Pasteur de Lille, Lille
2. IPBS, Toulouse
3. Sorbonne Université, Paris
4. U1177, Lille
5. IP, Paris
6. TBI, Toulouse
7. LMGM, Toulouse
8. CEA, Saclay
9. CIRI-HCL, Lyon
subvention
2.400.000 €
PIA —Programme Investissements d’Avenir 2021, Gestion ANR, Coordination Scientifique Inserm
More details on the ANR-AMR Initiative and the selected projects
https://anr.fr/fr/detail/call/antibioresistance-comprendre-innover-agir-appel-a-projets-2020/
DEMANDES DE STAGE
Pour toute demande de stage, veuillez adresser votre requête directement au responsable de l'équipe dont la thématique vous intéresse :
1- Bactéries, Antibiotiques & Immunité : Contact
2- Biologie des Parasites Apicomplexes : Contact
3- Microbiologie Cellulaire & Physique de l’Infection : Contact
4- Biologie Chimique des Antibiotiques : Contact
5- Biologie Chimique des Vers Plats : Contact
6- Chémogénomique des Mycobactéries Intracellulaires : Contact
7- Ecologie & Physiopathologie des Protozoaires Intestinaux : Contact
8- Grippe, Immunité & Métabolisme : Contact
9- Immunité Pulmonaire : Contact
10- Virologie Moléculaire & Cellulaire : Contact
11- Infections Opportunistes, Immunité, Environnement & Maladies Pulmonaires : Contact
12- Peste & Yersinia pestis : Contact
13- Recherche sur les Mycobactéries et les Bordetelles : Contact
14- Biomes Tropicaux & Immuno-Pathophysiologie : Contact
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