Exploration du métabolisme secondaire de mycobacterium tuberculosis: vers l'identification de nouvelles molécules clés impliquées dans l'adaptation au stress et la virulence // unraveling the secondary metabolism of mycobacterium tuberculosis: toward the

Topic description

Contrairement aux métabolites primaires indispensables à la croissance en conditions standards, les métabolites secondaires confèrent un avantage compétitif aux bactéries en leur permettant de coloniser des niches particulières. Dans le contexte des interactions bactérie pathogène-hôte, de nombreux métabolites secondaires sont décrits pour jouer un rôle direct dans la capacité d'une bactérie pathogène à infecter, coloniser ou persister chez son hôte. Ces métabolites sont de petites molécules (en général de poids moléculaire inférieur à Da) de polarité intermédiaire et appartenant aux familles des polykétides (PKS), terpenoides, peptides non-ribosomiques (NRPS) et hybrides polykétide-peptides non-ribosomiques (NRPS/PKS).
Le succès de Mycobacterium tuberculosis, responsable de millions de cas de tuberculose chaque année, repose en grande partie sur sa capacité à résister aux réponses immunitaires et conditions hostiles rencontrées chez son hôte humain. Les métabolites produits par M. tuberculosis ont essentiellement été étudiés dans des conditions de culture standards. Le métabolisme secondaire ou spécialisé, en général silencieux ou peu actif dans ces conditions, est donc encore peu caractérisé pour M. tuberculosis. L'identification et la caractérisation fonctionnelle des métabolites secondaires pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes de la pathogénie du bacille et d'inspirer des pistes thérapeutiques ou vaccinales inédites.
Ce projet de recherche vise donc à explorer le répertoire des métabolites secondaires produits par M. tuberculosis dans différentes conditions de cultures grâce à l'utilisation des approches métabolomiques de dernière génération. Pour cela, des cultures de M. tuberculosis (souches sauvages ou mutants de gènes candidats pour la biosynthèse de métabolites secondaires) seront réalisées en conditions standard et de stress mimant les conditions d'infection (anaérobie, limitation en nutriment, stress oxydatif ou pH acide) puis les métabolites seront extraits et analysés par métabolomique globale basée sur la spectrométrie de masse (MS). Les extraits seront analysés grâce à des workflows préalablement validés de type HPLC-UV-HRMS (chromatographie couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution et à la détection UV), en MS et MS/MS, sur la plateforme Toulousaine Metatoul-Agromix (LRSV). Les analyses statistiques permettront de mettre en évidence les métabolites d'intérêt, dits de type secondaires, dont la production est induite par les conditions de stress. Leur nature pourra être identifiée directement grâce à l'interrogation de bases de données. Concernant les métabolites non-annotés, les plus pertinents seront purifies et soumis à des analyses structurales de type MS, MSMS et RMN. Des analyses préliminaires des métabolites bactériens libérés dans le milieu de culture ont mis en évidence des signatures métaboliques spécifiques de la souche virulente et/ou des conditions de culture permettant de dresser une liste préliminaire de métabolites d'intérêt.
Enfin, les propriétés biologiques des molécules d'intérêt mises en lumière et leur rôle dans la physiologie et la virulence du bacile seront caractérisées en combinant différentes approches. Des bio-essais in vitro seront réalisés pour étudier l'interaction du métabolisme secondaire bactérien sur les fonctions du macrophage (profile cytokinique, autophagie, activation des récepteurs), en utilisant des molécules purifiées, des analogues ou les souches mutantes des gènes candidats du métabolisme secondaire. Le rôle de ce métabolisme dans les capacités d'adaptation du bacille sera également évalué en comparant la croissance en conditions de stress ou d'infection cellulaire des souches mutantes et sauvages.
Les candidats transmettront à minima leur CV (avec références), leur relevé de note par matière (BAC à 5) et leur lettre de motivation à : et
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Unlike primary metabolites, which are essential for growth under standard conditions, secondary metabolites give bacteria a competitive advantage by enabling them to colonise specific niches. In the context of pathogen-host interactions, many secondary metabolites are known to play a direct role in a pathogen's ability to infect, colonise or persist in its host. These metabolites are small molecules (generally with a molecular weight of less than Da) of intermediate polarity belonging to the families of polyketides (PKS), terpenoids, non-ribosomal peptides (NRPS) and polyketide-non-ribosomal peptide hybrids (NRPS/PKS).
The success of Mycobacterium tuberculosis, responsible for millions of cases of tuberculosis each year, is largely based on its ability to resist immune responses and hostile conditions encountered in its human host. The metabolites produced by M. tuberculosis have mainly been studied under standard culture conditions. Secondary or specialised metabolism, which is generally silent or inactive under these conditions, is therefore still poorly characterised for M. tuberculosis. The identification and functional characterisation of secondary metabolites could lead to a better understanding of the mechanisms of the bacillus's pathogenesis and inspire new therapeutic or vaccine approaches.
This research project therefore aims to explore the repertoire of secondary metabolites produced by M. tuberculosis under different culture conditions using state-of-the-art metabolomic approaches. To this end, cultures of M. tuberculosis (wild strains or mutants of candidate genes for secondary metabolite biosynthesis) will be grown under standard and stress conditions mimicking infection conditions (anaerobic, nutrient limitation, oxidative stress or acidic pH), then the metabolites will be extracted and analysed by global metabolomics based on mass spectrometry (MS). The extracts will be analysed using previously validated HPLC-UV-HRMS (chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry and UV detection), MS and MS/MS workflows on the Metatoul-Agromix platform in Toulouse (LRSV). Statistical analyses will highlight metabolites of interest, known as secondary metabolites, whose production is induced by stress conditions. Their nature can be identified directly by querying databases. The most relevant unannotated metabolites will be purified and subjected to MS, MSMS and NMR structural analyses. Preliminary analyses of bacterial metabolites released into the culture medium have revealed metabolic signatures specific to the virulent strain and/or culture conditions, enabling a preliminary list of metabolites of interest to be drawn up.
Finally, the biological properties of the molecules of interest identified and their role in the physiology and virulence of the bacillus will be characterised using a combination of different approaches. In vitro bioassays will be performed to study the interaction of bacterial secondary metabolism on macrophage functions (cytokine profile, autophagy, receptor activation), using purified molecules, analogues or mutant strains of candidate secondary metabolism genes. The role of this metabolism in the bacillus's adaptive capacities will also be evaluated by comparing the growth of mutant and wild strains under conditions of stress or cellular infection.
Additional details are available on the french page (in english).
Candidates should send at least their CV (with references), their transcript by subject (3 to 5th year) and their cover letter to: and
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour un contrat doctoral