Thèse Deux Toxines Deux Stratégies de Trafic Voies Cellulaires Contrôlant l'Intoxication par les Cytolethal Distending Toxins H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : TOXALIM - Laboratoire de Toxicologie Alimentaire Direction de la thèse : Julien VIGNARD ORCID 0000000163791741 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Les toxines bactériennes de type Cytolethal Distending Toxin (CDT) sont produites par de nombreuses bactéries pathogènes et sont connues pour induire des dommages à l'ADN dans les cellules eucaryotes. Leur sous-unité catalytique, CdtB, possède une activité nucléase capable de provoquer des cassures de l'ADN, entraînant un arrêt du cycle cellulaire et une distension caractéristique des cellules intoxiquées. Malgré les progrès réalisés dans la compréhension de leurs effets cellulaires, les mécanismes permettant à ces toxines d'entrer dans les cellules et de rejoindre leur cible nucléaire restent encore largement incompris.
Afin d'identifier les facteurs cellulaires impliqués dans l'intoxication par ces toxines, un crible génétique à l'échelle du génome basé sur la technologie CRISPR-Cas9 a été réalisé. Ce crible a permis d'identifier plusieurs gènes dont l'inactivation modifie la sensibilité des cellules à deux toxines CDT issues de bactéries différentes, Campylobacter jejuni (CjCDT) et Haemophilus ducreyi (HdCDT). Les infections par Campylobacter jejuni sont l'une des principales causes de gastro-entérite bactérienne dans le monde et représentent près des deux tiers des zoonoses en Europe. Haemophilus ducreyi est l'agent causal du chancre mou, une infection sexuellement transmissible endémique dans les régions tropicales et subtropicales, avec une prévalence estimée à plusieurs millions de cas annuels. L'analyse des résultats suggère que ces deux toxines, bien qu'elles possèdent une activité enzymatique similaire et ciblent toutes deux le noyau, pourraient emprunter des voies intracellulaires distinctes pour atteindre leur cible.
Les résultats du crible indiquent notamment que l'intoxication par CjCDT dépend fortement de l'environnement membranaire de la cellule, incluant certains composants du glycocalyx et des lipides membranaires, suggérant un rôle clé des propriétés de la membrane plasmique dans l'entrée de la toxine. À l'inverse, l'intoxication par HdCDT semble impliquer des mécanismes plus structurés de tri endosomal et de trafic intracellulaire, notamment au niveau des endosomes tardifs, de l'appareil de Golgi et de certaines voies de dégradation associées au réticulum endoplasmique.
L'objectif principal de ce projet de thèse est de valider expérimentalement les mécanismes cellulaires mis en évidence par ce crible génétique et de déterminer les étapes clés du trajet intracellulaire de ces deux toxines. Pour cela, différentes approches complémentaires seront mises en oeuvre, notamment la génération de lignées cellulaires knock-out pour certains gènes candidats identifiés dans le crible ainsi que l'utilisation d'outils pharmacologiques permettant de perturber spécifiquement certaines voies de trafic intracellulaire. Ces approches permettront de confirmer le rôle des gènes candidats et de préciser les étapes cellulaires impliquées dans l'entrée, le transport intracellulaire et l'accès au noyau des toxines.
Ce travail devrait permettre de mieux comprendre comment des toxines bactériennes proches peuvent exploiter différemment les systèmes de trafic intracellulaire des cellules hôtes pour atteindre leur cible. Au-delà de l'intérêt fondamental pour la biologie cellulaire et la microbiologie, les résultats attendus pourraient contribuer à identifier de nouveaux déterminants cellulaires de la sensibilité aux toxines bactériennes. Une meilleure compréhension de ces mécanismes pourrait également ouvrir de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies visant à limiter les effets pathogènes de ces toxines lors d'infections bactériennes. Les toxines bactériennes constituent des déterminants majeurs de la virulence de nombreux pathogènes et représentent également des outils précieux pour étudier les processus fondamentaux de la biologie cellulaire. Parmi elles, les toxines de type Cytolethal Distending Toxin (CDT) sont produites par diverses bactéries pathogènes et provoquent des dommages à l'ADN des cellules eucaryotes. Leur sous-unité catalytique, CdtB, possède une activité nucléase capable d'induire des cassures de l'ADN, conduisant à un arrêt du cycle cellulaire et à une distension caractéristique des cellules intoxiquées.
Les toxines CDT, composées de trois sous-unités (CdtA, CdtB, CdtC), sont produites par une vingtaine d'espèces bactériennes pathogènes à Gram négatif (dont Campylobacter jejuni, Haemophilus ducreyi, Escherichia coli, Shigella dysenteriae). Leur rôle dans la pathogénicité inclut la persistance bactérienne, l'immunosuppression locale et la promotion de l'inflammation chronique, contribuant ainsi à la virulence de nombreuses infections humaines et animales. Si les effets cellulaires des CDT sont relativement bien décrits, les mécanismes permettant à ces toxines d'atteindre leur cible nucléaire varient en fonction des bactéries productrices mais restent encore largement incompris. Après leur interaction avec la membrane plasmique, les toxines doivent traverser plusieurs compartiments cellulaires avant que leur sous-unité catalytique n'accède au noyau. Les étapes exactes de ce trajet intracellulaire demeurent cependant mal caractérisées et pourraient varier selon l'origine bactérienne de la toxine.
Afin d'identifier les facteurs cellulaires impliqués dans ces processus, un crible génétique à l'échelle du génome basé sur la technologie CRISPR-Cas9 a été réalisé. Ce crible a permis d'identifier de nombreux gènes dont l'inactivation modifie la sensibilité des cellules aux CDT. L'analyse de ces données suggère que différentes catégories de processus cellulaires pourraient être impliquées dans l'intoxication, notamment des mécanismes liés à l'organisation de la membrane plasmique, au trafic endosomal et au tri intracellulaire.
De manière particulièrement intéressante, les résultats du crible indiquent que deux toxines CDT issues de bactéries différentes semblent exploiter des voies intracellulaires bien distinctes pour atteindre leur cible nucléaire. Certaines données suggèrent un rôle important de l'environnement membranaire dans l'entrée de l'une des toxines, tandis que l'autre semble dépendre davantage de mécanismes structurés de tri et de transport intracellulaire.
Ces observations suggèrent que des toxines apparentées puissent exploiter différemment les systèmes de trafic intracellulaire de la cellule hôte. Comprendre ces mécanismes constitue un enjeu important pour la biologie cellulaire et la microbiologie, car il permet de mieux appréhender la manière dont les pathogènes manipulent les processus cellulaires pour exercer leur activité toxique. Objectif 1 : Valider les facteurs cellulaires identifiés par le crible CRISPR
Le premier objectif consiste à confirmer expérimentalement le rôle de gènes candidats identifiés lors du crible génétique. Des lignées cellulaires knock-out seront générées pour des gènes sélectionnés afin d'évaluer leur impact sur la sensibilité des cellules aux toxines. Cette étape permettra de distinguer les facteurs réellement impliqués dans l'intoxication cellulaire de ceux reflétant des effets indirects sur la prolifération.
Objectif 2 : Identifier les étapes clés du trajet intracellulaire des toxines
Ce projet vise à déterminer les différentes étapes du trafic intracellulaire permettant aux toxines CDT d'atteindre leur cible nucléaire. L'étude portera notamment sur les processus d'entrée dans la cellule, le tri endosomal, les mécanismes de transport intracellulaire et les voies de dégradation ou de recyclage susceptibles de limiter l'intoxication.
Objectif 3 : Comparer les mécanismes cellulaires exploités par deux CDT distinctes
Les données du crible suggèrent que les deux toxines étudiées utilisent des routes intracellulaires différentes. Un objectif majeur de la thèse sera donc de caractériser ces différences et d'identifier les mécanismes cellulaires spécifiques mobilisés par chaque toxine pour atteindre le noyau. - Biologie cellulaire : culture cellulaire, génération de lignées Knock-Out par CRISPR-Cas9 tests de viabilité et de prolifération, immunofluorescence (système High Content Analysis), tests de génotoxicité (micronoyaux, test des comètes, test des aberrations chromosomiques), fractionnement cellulaire, extraction d'ADN génomique.
- Biologie moléculaire : clonages, PCR, séquençage
- Microbiologie : culture bactérienne, production de protéines en système hétérologue
- Biochimie : Western Blots, purification de protéines

Nous recherchons un(e) étudiant(e) motive(e), ambitieux(e), dynamique, capable de travailler en groupe et en ayant de bonnes capacités de communication et d'organisation. Le candidat idéal devrait avoir une formation en biologie cellulaire et moléculaire. Des connaissances en microbiologie, bio-informatique et toxicologie peuvent être bénéfiques. L'expérience en culture cellulaire, en biologie moléculaire et/ou en analyse bio-informatique de données omiques serait fortement appréciée.