Réseaux transcriptionnels des réponses au stress du pathogène de l'homme Candida glabrata

Transcriptional networks of the stress responses in the human pathogen Candida glabrata

• Auteur / Autrice : Antonin Thiébaut
• Direction : Frédéric Devaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance le 05/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie computationnelle et quantitative (Paris ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Hennequin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Neuvéglise
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sascha Brunke, Nuno Mira

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance au stress

Candida glabrata

Facteurs de transcription

Transcription génétique

Mots clés libres

Régulation transcriptionnelle

Réseaux

ChIP-Seq

Réponses aux stress

CCAAT-Binding Complex

Candida glabrata

Transcriptional regulation

Transcriptional networks

Stress responses

Candida glabrata

Résumé

Candida glabrata est à la fois un commensal de l’homme et une levure pathogène dont la prévalence est en train d’exploser. Elle est souvent cause d’infections systémiques mortelles, notamment en raison de ses aptitudes à résister aux azoles, limiter sa détection par le système immunitaire et facilement coloniser l’hôte humain. Par ailleurs, elle possède une incroyable capacité à s’adapter et résister aux conditions de croissance défavorables. Cependant, on ne sait que très peu de choses sur les capacités d’adaptation de C. glabrata et les régulations qui les sous-tendent. Ce constat a mené à la création du projet Candihub, qui a pour but de décrire les mécanismes permettant à ce champignon de survivre et prospérer en tant que pathogène de l’homme. Candihub se focalise sur les réseaux de régulations transcriptionnelles favorisant la forte résistance au stress de Candida glabrata. Mon projet de thèse s’est déroulé dans le cadre de Candihub. J’ai étudié les réseaux de régulation associés à plusieurs facteurs de transcription. Ces facteurs ont été spécialement choisis en raison de leurs rôles clés dans le contrôle de diverses réponses au stress, telles que la carence en fer, l’excès de fer, stress oxydatif, stress osmotique... Dans ce but, j’ai réalisé des expériences haut-débit de transcriptomique (puces à ADN) et génomique (ChIP-seq). Cela a mené à la construction d’un vaste réseau d’interactions. Je me suis ensuite concentré sur des sous-ensembles de ce réseau. La première partie a abordé le rôle du CCAAT-Binding Complex dans la respiration et l’homéostasie du fer. Le CBC est très conservé parmi les champignons. Dans S. cerevisiae, il contrôle la respiration cellulaire tandis que dans les champignons pathogènes tels que C. albicans, il gère l’homéostasie du fer. Nous avons montré que le CBC a un double rôle dans C. glabrata : il interagit avec la sous-unité régulatrice Hap4 pour contrôler la respiration et il collabore avec Yap5 pour réguler l’homéostasie du fer. La deuxième partie est fondée sur l’utilisation de la transcriptomique comparative pour découvrir de nouvelles propriétés de la réponse à la carence en fer de C. glabrata. Nous avons démontré l’importance d’Aft2 dans la réponse à la carence en fer et identifié le réseau de régulation d’Aft2. Cela a révélé le rôle de gènes normalement impliqués dans le sauvetage des ribosomes dans la voie du No Go Decay, ce qui suggère l’existence d’un lien entre l’homéostasie du fer et le NGD.

Candida glabrata is simultaneously a commensal of human gut and a pathogenic yeast with an increasing prevalence. It is often associated with fatal bloodstream infections, notably because of its ability to resist azole treatments, evade the immune system and easily colonize the human host. Also, it displays incredible abilities to adapt and resist adverse growth conditions. However, little is known about C. glabrata capacities to adapt and the underlying regulations. This assessment led to the implementation of the Candihub project. It aims to describe the mechanisms that allow C. glabrata to survive and thrive as a pathogen and has a focus on the transcriptional regulatory networks promoting the yeast strong resistance to stress. My PhD project was undertaken within the framework of Candihub. I tried to unravel the regulation networks associated to several transcription factors. These factors were chosen because of their key roles in controlling an array of stress responses : iron deprivation, iron excess, oxidative stress, osmotic stress... To achieve that goal, I performed high-throughput transcriptomic (microarrays) and genomic (ChIP -seq) analyses. This led to the construction of a wide network of interactions. Afterwards, I focused on smaller subparts of this network. The first part tackled the role of the CCAAT-Binding Complex in respiration and iron homeostasis. The CBC is very conserved across the fungi. In S. cerevisiae, it controls cellular respiration, while in pathogenic fungi such as C. albicans, it controls the iron homeostasis. We showed that the CBC has a dual role in C. glabrata : it interacts with the regulatory subunit Hap4 to control respiration and it collaborates with Yap5 to act on iron homeostasis. The second part was based on the use of comparative transcriptomics to uncover unknown features of the iron starvation response of C. glabrata. We demonstrated the significance of Aft2 in response to iron starvation and we identified the regulatory network of Aft2. This revealed the involvement of genes responsible for ribosome rescue in the No GO Decay pathway, thus suggesting a link between iron homeostasis and the NGD.