Thèse Hlyf à l'Interface de la Barrière de l'Hôte Décodage de la Pathogénicité des Escherichia Coli Pathogènes Aviaires Médiée par les Vésicules H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : IRSD - Institut de Recherche en Santé Digestive Direction de la thèse : Priscilla BRANCHU ORCID 0000000281271181 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Ce projet de doctorat franco-indien vise à étudier comment HlyF, un facteur de virulence fréquemment associé aux *Escherichia coli* pathogènes aviaires (APEC) et à d'autres *E. coli* pathogènes extra-intestinaux (ExPEC), module les vésicules extracellulaires bactériennes (bEVs) et contribue à la pathogenèse de la colibacillose aviaire.

Nos travaux antérieurs ont montré que HlyF augmente la production de bEVs et modifie leurs propriétés biologiques. Plus récemment, nous avons montré que les bEVs associées à HlyF peuvent altérer l'intégrité de la barrière épithéliale. Cependant, la pertinence de ces effets au cours de la colonisation et de l'infection par les APEC chez l'hôte aviaire reste encore largement inexplorée.

Le projet combinera des approches complémentaires de microbiologie, de biologie cellulaire et des modèles in vivo afin d'étudier l'influence de HlyF sur la composition et les propriétés des bEVs, de déterminer les effets de ces vésicules sur les barrières épithéliales aviaires et les réponses de l'hôte, et d'évaluer leur contribution à la pathogenèse des APEC chez le poulet. L'intégration de ces résultats permettra de mieux comprendre les mécanismes reliant HlyF, les bEVs et le développement de la maladie, et pourrait permettre d'identifier de potentiels biomarqueurs et de nouvelles cibles pour la prévention et le contrôle de la colibacillose aviaire.

Le projet repose sur les expertises complémentaires des partenaires français et indien. L'équipe de Toulouse apportera son expertise sur la biologie de HlyF, la génétique bactérienne, les bEVs et les modèles de barrière épithéliale, tandis que l'ICAR-Indian Veterinary Research Institute (ICAR-IVRI) apportera son expertise en pathologie aviaire, maladies infectieuses des volailles, interactions hôte-pathogène et modèles expérimentaux aviaires. Cette approche multidisciplinaire et internationale permettra d'apporter de nouvelles connaissances sur la pathogenèse des APEC et de contribuer au développement de stratégies de lutte contre la colibacillose aviaire tout en réduisant le recours aux antimicrobiens.

Poultry industry is a crucial source of protein worldwide. In Asia, no less than 47 million tonnes of chicken meat were produced in 2024, with 10 % of the production coming from India (https://ourworldindata.org/grapher/chicken-meat-production?tab=table). Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) is the main agent of avian colibacillosis, a respiratory tract disease causing considerable economic losses in poultry husbandries (Guabiraba and Schouler, 2015). One of the main reservoirs of APEC is the chicken intestine, where APEC replicate before being excreted and disseminated in the environment of chicken houses (Ewers et al., 2009). Then, chickens are infected by inhaling APEC from dust. The most virulent APEC isolates (as O78, O1 and O2 strains) harbor the large virulence plasmid ColV, encoding various virulence associated genes including the epidemiological marker hlyF. We showed that hlyF is correlated with the in vivo fitness of the APEC strain O787122 (Murase et al., 2016) by a mechanism still to be determined. Gram-negative bacteria produce extracellular vesicles (bEVs). We showed that HlyF is a cytoplasmic enzyme not exported in bEVs but inducing the production of bEVs (hbEVs for HlyF-induced bEVs) with peculiar toxicity. hbEVs block the autophagy of epithelial cells and activate the inflammasome leading to cell death (David et al., 2022; Goman et al., 2025). Also, we demonstrated that hbEVs are specifically able to disrupt the epithelial barrier (unpublished data). All these phenotypes are not induced by bEVs produced by a strain with a catalytic mutant of HlyF enzyme (hmutbEVs). We hypothesize that APEC HlyF enhances APEC passage through the respiratory organs of chickens, leading to colibacillosis. The aim of the PhD project is to identify the mechanisms by which the presence of HlyF shapes the pathobiology of colibacillosis. To answer this aim, we identified four main objectives:
1. Characterise the effect of HlyF on APEC bEVs by comparing wild-type, hlyF-deficient, complemented and HlyF catalytic-mutant strains with respect to vesicle yield, size, composition and biological activity.
2. Determine the effects of HlyF-dependent bEVs on avian epithelial barriers by analysing barrier integrity, tight-junction organisation, permeability, cell injury and inflammatory signalling.
3. Establish the contribution of HlyF and its associated bEVs to disease in chickens by assessing clinical progression, bacterial colonisation and dissemination, gross and microscopic lesions, tissue bacterial loads and local host responses.
4. Integrate molecular, cellular and pathological findings to identify biomarkers or intervention targets relevant to the prevention and control of avian colibacillosis.
WP1 - Bacterial Strains and bEV Characterisation
APEC strains differing in HlyF expression or activity will be used to investigate the role of HlyF in bacterial extracellular vesicle production and composition. bEVs will be isolated and characterised using complementary biochemical, molecular and imaging approaches.

WP2 - Avian Epithelial-Barrier Models
Avian intestinal and respiratory epithelial models will be developed or optimised to investigate the biological effects of HlyF-associated bEVs. Their impact on epithelial-barrier integrity, cell viability and host cellular and inflammatory responses will be assessed using functional, molecular and imaging approaches.

WP3 - Experimental Avian Models
Experimental chicken models will be used to determine the contribution of HlyF and bEVs to APEC pathogenesis in the natural host. Bacterial colonisation and dissemination, host responses and pathological outcomes will be evaluated using microbiological, molecular and histopathological approaches.

WP4 - Integrated Analysis
Data generated from bEV characterisation, cellular models and avian experiments will be integrated to identify HlyF- and bEV-associated features linked to APEC pathogenesis and to explore potential biomarkers or targets for the prevention and control of avian colibacillosis.

Nous recherchons un·e candidat·e fortement motivé·e, présentant un intérêt marqué pour la microbiologie, les interactions hôte-pathogène et les maladies infectieuses.

Le/la candidat·e devra :

* être titulaire d'un Master 2 (ou diplôme équivalent) en microbiologie, biologie moléculaire, biotechnologies, sciences vétérinaires ou dans un domaine connexe ;
* posséder de bonnes connaissances en microbiologie et/ou en biologie moléculaire et cellulaire ;
* présenter un intérêt pour la pathogenèse bactérienne, les interactions hôte-pathogène et la recherche expérimentale ;
* faire preuve de rigueur scientifique, d'autonomie, de bonnes capacités d'organisation et d'un bon esprit d'équipe ;
* disposer de bonnes capacités de communication et d'un bon niveau d'anglais écrit et oral ;
* Être motivé·e par un projet de recherche international et multidisciplinaire, impliquant une mobilité entre la France et l'Inde.

Une expérience préalable en génétique bactérienne, culture cellulaire, microscopie, biologie moléculaire ou modèles animaux constituera un atout, sans être indispensable.

Application link : https://edd-projets.utoulouse.fr/