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IDENTIFICATION MÉTAGÉNOMIQUE DES MOTEURS DE LA TRANSMISSION DE LA RÉSISTANCE AUX ANTIMICROBIENS AU TRAVERS DES ÉCOSYSTÈMES ONE HEALTH.

Unité de recherche:  Anti-Infectieux : supports moléculaires des résistances et innovations thérapeutiques
Encadrement de la thèse: MARIE-CECILE PLOY marie-cecile.ploy@unilim.fr 
Financement du 01-10-2023 au 30-09-2026 origine Ministériel

Employeur: Université de Limoges
Début de la thèse le 1 octobre 2023
Date limite de candidature (à 23h59) 5 juin 2023

Description de la problématique de recherche

Les bactéries résistantes aux antibiotiques sont une menace pour la santé humaine1. L’émergence de bactéries résistantes est le résultat du partage de gènes entre les bactéries commensales des animaux, des humains et de l'environnement. Par conséquent, pour réduire l'apparition et la transmission de ces bactéries, les stratégies de recherche, de surveillance et d'intervention doivent intégrer une approche globale appelé One Health Dans ce contexte, l’UMR INSERM 1092 utilise le concept One Heath pour explorer les trajectoires écoévolutives de la propagation de la résistance aux antibiotiques (RA) et améliorer les systèmes de surveillance actuelle.

L'acquisition de la RA par des pathogènes est principalement due au partage de plasmides, éléments génétiques mobiles pouvant conférer une ou plusieurs résistances. Comme plusieurs rapports l’ont souligné, les plasmides de RA passent au travers des frontières écologiques tout en se propageant rapidement dans le monde entier. Cependant, les trajectoires qui amènent ces plasmides à transférer entre les microbiomes environnementaux, animaux ou humains pour être in fine acquis par des bactéries pathogènes reste inconnues.

Cette thèse vise à identifier les facteurs écologiques de la transmission de la RA dans le continuum One Heath. Pour atteindre cet objectif, le candidat utilisera des outils de microbiologie, de biologie moléculaire et de bioinformatique intégrée au sein d’une nouvelle approche métagénomique pour identifier les principales bactéries responsables du transfert de gènes et de plasmides de RA dans les habitats humains, animaux et environnementaux. Au final, les résultats de ce doctorat mèneront au développement d'outils pour renforcer les systèmes de surveillance actuels et aider au développement futur de stratégies pour ralentir la propagation de la RA.

En parallèle, le candidat aura aussi pour objectifs l'isolement et la caractérisation de certaines souches bactériennes clés dans la transmission de plasmides de RA. Plus largement, le candidat fera partie d'un groupe de recherche dynamique et internationalement reconnu travaillant sur la RA. L'UMR1092 possède une expérience et une expertise de longue date dans l'application de l'approche One Health, de la microbiologie et de la biologie moléculaire, ainsi que de la recherche translationnelle pour lutter contre la RA.

Résultats attendus

Au cours cette thèse, le candidat aura :
- Validé une approche métagénomique capable de déterminer les bactéries porteuses de gènes et plasmides de RA. En se basant sur des méthodes déjà publiées appelées Hi-C10, l'enrichissement de cibles moléculaires, et le séquençage à haut débit, le candidat aura conçu un test capable d'identifier les bactéries porteuses de gènes et plasmides de AR dans les microbiomes.
- Identifié les réservoirs de plasmides de RA dans un continuum One Health. Le candidat aura mené une campagne d'échantillonnage dans divers habitats cliniques, agricoles et environnementaux et utilisé la métagénomique, y compris l'approche métagénomique validée ci-dessus, pour identifier les bactéries porteuses de gènes et plasmides de RA.                                                                                                                                                                                                                        - Déterminé les bactéries qui favorisent la propagation de la RA entre les habitats. Dans cette dernière section, le candidat aura utilisé une approche computationnelle pour identifier si certaines bactéries favorisent le transport des gènes et plasmides de RA entre les habitats.

Profil et compétences recherchées

Le candidat idéal :
- Sera curieux et motivé,
- Aura de bonnes bases en microbiologies, biologie moléculaire et de bonne connaissance en bioinformatique,                                                                                    - Aura de l’expérience ou une forte motivation pour apprendre des langages de programmation tel que bash, R, et python,
- Aura de bonnes compétences en communication en anglais (à l'oral et à l'écrit).

Références bibliographiques

1. Murray, C. J. et al. Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: a systematic analysis. The Lancet 399, 629–655 (2022).
2. Holmes, A. H. et al. Understanding the mechanisms and drivers of antimicrobial resistance. Lancet 387, 176–187 (2016).
3. Pehrsson, E. C. et al. Interconnected microbiomes and resistomes in low-income human habitats. Nature 533, 212–216 (2016).
4. Larsson, D. G. J. & Flach, C.-F. Antibiotic resistance in the environment. Nat Rev Microbiol 20, 257–269 (2022).
5. Baquero, F., Coque, T. M., Martínez, J.-L., Aracil-Gisbert, S. & Lanza, V. F. Gene transmission in the One Health microbiosphere and the channels of antimicrobial resistance. Front. Microbiol. 10, (2019).
6. Forsberg, K. J. et al. The shared antibiotic resistome of soil bacteria and human pathogens. Science 337, 1107–1111 (2012).
7. Allen, H. K. et al. Call of the wild: Antibiotic resistance genes in natural environments. Nat. Rev. Microbiol. 8, 251–259 (2010).

8. Wang, R. et al. The global distribution and spread of the mobilized colistin resistance gene mcr-1. Nat Commun 9, 1179 (2018).
9. Weingarten, R. A. et al. Genomic analysis of hospital plumbing reveals diverse reservoir of bacterial plasmids conferring carbapenem resistance. mBio 9, (2018).
10. Stalder, T., Press, M. O., Sullivan, S., Liachko, I. & Top, E. M. Linking the resistome and plasmidome to the microbiome. ISME J 13, 2437–2446 (2019).

Co-direction envisagée : Stalder Thibault (UMR 1092)