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La capsule bactérienne
L’axe de recherche principal du laboratoire est l’étude de la capsule bactérienne. La capsule bactérienne est une couche entourant certaines bactéries et surtout un facteur de virulence important présent chez la plupart de pathogènes facultatifs. Elle permet aux bactéries de résister à des nombreux stress, inclus la resistance aux antibiotiques, et protège les cellules d’autres agressions physiques et chimiques. On a montré que les espèces capsulées sont de meilleurs colonisateurs et dominent dans la plupart des environnements. En favorisant la colonisation et l’adaptation à des environnements sévères, les conditions d’expression de la capsule sont les mêmes que celles qui favorisent des taux élevés d’échanges génétiques.
L’objectif du laboratoire est d’obtenir une vision globale, à travers les différentes échelles de temps, du rôle de la capsule et de son incidence sur l’évolution du génome à court, moyen et long terme d’une espèce.Pour cela, on utilise Klebsiella pneumoniae comme bactérie modèle, un pathogène nosocomial résistant à multiples antibiotiques et causant des infections pulmonaires, urinaires et hépatiques pour :
(i) Quantifier le coût métabolique et de fitness à court terme de la capsule dans différentes souches et different environments, pour tenir en compte la diversité génétique de l’espèce.
(ii) Comprendre comment les capsules affectent l’adaptation bactérienne à des nouveaux environnements à travers des centaines de générations.
(iii) Déterminer le rôle des capsules dans le transfert génétique et l’évolution des génomes à long terme.
(iv) Modéliser l’interaction entre les capsules et les mécanismes d’échange génétique, en s’appuyant sur un modèle basé sur l’individu (IBM) précédemment développé dans le laboratoire. Cela nous permettra de faire des prévisions sur les facteurs liés aux capsules qui influencent les échanges génétiques entre cellules et sur les résultats évolutifs des communautés multi-espèces dans différentes environnements. On pourra ensuite tester des hypothèses particulières expérimentalement dans le laboratoire.
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Les prophages de Klebsiella
Il a été démontré que les phages tempérés portent des traits adaptatives qui améliorent le fitness de leur hôte bactérien. Certains de ces traits sont impliqués dans la virulence ou dans la survie bactérienne dans des conditions de stress. Dans le laboratoire, on explore à l’aide d’outils computationels le nombre et la diversité de ces prophages dans le genre Klebsiella spp. ainsi que les facteurs qui régissent leur presence et leur distribution. On essaie également de comprendre le rôle que les prophages jouent dans l’adaptation bactérienne en examinant la diversité des genes bactériens qu’ils codent et transfèrent potentiellement à d’autres bactéries, en mettant l’accent sur les gènes de résistance aux antibiotiques. Enfin, nous validons expérimentalement les prédictions bioinformatiques. Par exemple, on étudie la capacité de ces prophages à s’exciser, infecter et lysogéniser d’autres souches de Klebsiella.
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Co-évolution bactérienne
Dans le laboratoire, on s’intéresse également aux interactions sociales qui ont lieu au sein des communautés mixtes. On veut déterminer dans quelle mesure la distance phylogénétique entre les interactants jouent un role dans la productivité totale du groupe ainsi que dans l’émergence d’interactions compétitives ou coopératives. En utilisant un nouveau protocole de PCR digitale, mise au point dans le laboratoire, on peut determiner très précisément la fréquence des espèces, leur dynamique au cours du temps, et cela, sur des centaines de générations et dans différents environnements pertinents pour le tropisme de Klebsiella spp.
