Soutenance de thèse de Clément Caffaratti le 20/01/23

La soutenance de thèse de Clément Caffaratti préparée au sein de l'équipe TIMC TrEE aura lieu vendredi 20 janvier 2023 à 14h sur le thème :

« Développement de biomédicaments vivants ingénierés au métabolisme contrôlé en vue d'une utilisation en tant que thérapie innovante dans le domaine de l'immunothérapie. »
 

bullet Jury

  • Audrey LE GOUELLEC, Maîtresse de conférence des Universités - Praticienne Hospitalière, Université Grenoble Alpes, Directrice de thèse
  • Bertrand TOUSSAINT, Professeur des Universités - Praticien Hospitalier, Université Grenoble Alpes,  Co-Directeur de thèse
     
  • Hans GEISELMANN,  Professeur des Universités, Laboratoire Liphy, Univ. Grenoble Alpes, Président du jury
  • Justine BERTRAND MICHEL, Ingénieure de recherche, INSERM Occitanie Pyrénées, Rapporteure
  • Nicolas CENAC, Directeur de recherche, INSERM Occitanie Pyrénées, Rapporteur
  • Muriel THOMAS, Directrice de recherche, INRAE, Ile de France, Examinatrice
  • Nicolas MATHIEU, Professeur associé, Univ. Grenoble Alpes & CHU Grenoble Alpes, Examinateur

 

bullet Mots clés

bio ingénierie médicale, microbiote, immunothérapie, biologie de synthèse, métabolisme

bullet Résumé

Le microbiote intestinal est, par son caractère fonctionnel, un acteur important pour différents processus physiologiques ou pathologiques de son hôte. Notamment, il est, dès la naissance, l’un des principaux régulateurs de la réponse immunitaire intestinale. Dans ce contexte, le système immunitaire associé à la muqueuse intestinale reçoit un certain nombre de signaux microbiens lui permettant de s’activer, pour protéger son hôte d’une infection, ou de maintenir un état de tolérance. Ces dernières années, de nombreuses études ont pu montrer que des métabolites dérivés du microbiote faisaient partie de ces signaux. Actuellement, de nombreuses stratégies thérapeutiques proposent de modifier la réponse immunitaire de l’hôte en modifiant la composition ou la fonctionnalité du microbiote.

Dans ce travail de thèse, nous avons proposé d’évaluer une approche visant à moduler l’immunité de l’hôte via l’apport in situ d’un métabolite produit et sécrété par une souche probiotique modifiée génétiquement. Cette stratégie repose sur l’ingénierie rationnelle du métabolisme de la bactérie Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), un probiotique reconnu pour ses effets anti-inflammatoires. Basés sur les connaissances du dialogue hôte-microbiome, nous avons sélectionné la spermidine comme métabolite d’intérêt pour ses propriétés anti-inflammatoires et ses effets démontrés en santé humaine.

Ce travail a débuté par la conception rationnelle d’une stratégie d’ingénierie génétique et métabolique déclinée en différentes variantes permettant d’augmenter la capacité de production de spermidine chez EcN. L’optimisation de cette stratégie a été réalisée grâce à des analyses par LC-MS/MS afin de suivre la quantité de spermidine présente dans l’espace extracellulaire de la souche EcN. Nous avons constaté que l'augmentation de l'expression des gènes impliqués dans la biosynthèse des polyamines, à savoir la S-adénosylméthionine synthase speD et la spermidine synthase speE, entraîne une augmentation de la spermidine produite et excrétée par nos bactéries modifiées. Les analyses métabolomiques réalisées ont montré qu’une partie de la spermidine produite par les souches était acétylée. Afin de résoudre ce problème, nous avons augmenté l'expression du système exportateur de spermidine MdtI/MdtJ. Cette seconde stratégie a eu un impact majeur sur le profil de spermidine, d’une part, en maximisant la quantité de spermidine retrouvée dans le surnageant de culture et d’autre part, en limitant son acétylation. Ce travail a pu démontrer pour la première fois que la bactérie EcN pouvait être utilisée pour la production de spermidine.

Afin d’évaluer si l’augmentation de la production et sécrétion de spermidine permettait d’augmenter les capacités immunomodulatrices de la souche EcN, nous avons réalisé une caractérisation in vivo en modèle murin. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que pour l’un des variants (EcN pCC31) l’apport dans l’intestin permet d’augmenter la proportion de lymphocytes régulateurs de l’inflammation dans la lamina propria des souris. Cependant, nous avons également observé, chez des souris saines et des souris ayant reçu un cocktail d’antibiotiques, que les souches ingénierées ont une viabilité différente de la souche EcN sauvage. Nous avons également constaté une que les concentrations en spermidine dans la lumière intestinale étaient similaires quel que soit la souche utilisée à celle des contrôles.

Ce travail démontre la faisabilité d’utiliser la souche EcN comme châssis pour la production d’un métabolite d’intérêt en santé humaine et pose les bases pour la compréhension des effets sur l’hôte de la spermidine apportée via un probiotique ingénieré.