Facteurs de virulence de champignons filamenteux au cours de la mucoviscidose : l'exemple de la mélanine

Virulence factors of filamentous fungi isolated during cystic fibrosis : the example of melanin

• Auteur / Autrice : Hélène Guegan
• Direction : Jean-Pierre Gangneux, Amandine Gastebois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie, virologie, parasitologie
• Date : Soutenance le 02/02/2023
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en santé environnement et travail -- Rennes
• Jury : Président / Présidente : Laurence Lachaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Barret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Mouyna, Stéphane Ranque

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mélanine

Scedosporium apiospermum

Aspergillus fumigatus

Virulence (microbiologie)

Mots clés libres

Virulence

Aspergillus fumigatus

Scedosporium apiospermum

Mélanine

Pig1

Réponseimmune

Résumé

La mucoviscidose est une maladie génétique héréditaire prédisposant aux colonisations et infections fongiques, dominées par les champignons filamenteux saprophytes Aspergillus fumigatus et Scedosporium apiospermum sans modification épidémiologique majeure au cours des 10 dernières années comme nous le montrons dans ce travail. De plus, la prise en charge thérapeutique de ces infections peut être compliquée par l’émergence grandissante d’isolats d’A. fumigatus résistants aux antifongiques triazolés, dont la prévalence atteignait 18% dans la période étudiée (2015-2019). Par ailleurs, la capacité de ces champignons à s’établir chez l’homme repose sur un ensemble de propriétés intrinsèques ou facteurs de virulence qui restent encore peu élucidés, en particulier chez S. apiospermum. La paroi est un élément crucial de l’interaction avec l’hôte, via la reconnaissance de motifs antigéniques présents à sa surface, par les récepteurs phagocytaires, initiant des mécanismes fongicides. L’analyse de la réponse transcriptomique de macrophages humains à l’infection par S. apiospermum a révélé la mise en place d’un orage cytokinique pro-inflammatoire plus rapide et plus intense en comparaison à l’infection par A. fumigatus, associée à une réduction de la survie des spores intra-macrophagiques. La DiHydroxyNaphtalène (DHN)- mélanine est un pigment pariétal conservé, qui interviendrait dans la virulence des champignons, comme initialement décrit chez les champignons phytopathogènes. Le rôle de la mélanine chez S. apiospermum a été exploré, à travers l’étude phénotypique et transcriptomique de mutants délétés du facteur de transcription PIG1, obtenus par technologie CRISPR-Cas9. Le phénotype albinos des mutants obtenus a démontré le rôle régulateur de PIG1 sur la cascade enzymatique de biosynthèse de la DHN-mélanine dans les spores de S. apiospermum. Enfin, ce travail a mis en évidence l’implication de la DHN-mélanine dans i) le masquage des polysaccharides de paroi, ii) la protection des conidies contre différents stress abiotiques (thermique, oxydative, ionisants) et iii) l’échappement des conidies aux mécanismes fongicides de macrophages humains. En résumé, la mélanine fongique est un facteur de virulence chez S. apiospermum, qui constitue une cible thérapeutique potentielle dans la prise en charge des infections fongiques.

Cystic fibrosis is an inherited genetic disorder predisposing to fungal colonization and infection, dominated by the saprophytic filamentous fungi Aspergillus fumigatus and Scedosporium apiospermum without major epidemiologic changes during the last 10 years as shown in this work. Moreover, the therapeutic management of these infections may be complicated by the increasing emergence of A. fumigatus strains resistant to triazole antifungals, the prevalence of which reached 18% in the study period (2015-2019). Besides, the ability of these fungi to establish in humans relies on a set of intrinsic properties or virulence factors that remain poorly elucidated, especially in S. apiospermum. The fungal cell wall is a crucial element in the interaction with the host, via the recognition of surface antigenic motifs, by phagocytic receptors, that initiate fungicidal mechanisms. We showed that the analysis of the transcriptomic response of human macrophages to S. apiospermum infection was a faster and more intense pro-inflammatory cytokinic storm compared to A.-fumigatus, associated to a reduction of the survival of intrama crophagic spores. DiHydroxyNaphthalene (DHN)-melanin is a conserved cell wall pigment, which is thought to be involved in fungal virulence, as initially described in phytopathogenic fungi. The rôle of melanin in S. apiospermum was explored through the phenotypic and transcriptomic characterization of mutants deleted from the PIG1 transcription factor, obtained by CRISPR-Cas9 technology. The albino phenotype of the mutants obtained demonstrated the regulatory role of PIG1 on the enzymatic cascade of DHN-melanin biosynthesis in the spores of S. apiospermum. Finally, this work highlighted the involvement of DHN-melanin in i) the masking of cell wall polysaccharides, ii) the protection of conidia against different abiotic stresses (thermal, oxidative, ionising) and iii) the escape of conidia from fungicidal mechanisms of human macrophages. In summary, fungal melanin is a virulence factor in S. apiospermum, which represents a potential therapeutic target to cure fungal infections.