Interactions hôte–pathogène fongique
L’invasion par des pathogènes fongiques constitue un enjeu majeur de santé publique, les infections fongiques étant responsables chaque année d’un nombre de décès comparable à celui causé par la tuberculose ou le paludisme. Les espèces du genre Candida représentent les pathogènes fongiques humains les plus fréquents, Candida albicans étant l’espèce la plus pathogène. Son importance médicale est soulignée par son inclusion récente dans le « Critical Priority Group » de la liste des pathogènes fongiques prioritaires de l’Organisation mondiale de la Santé (WHO FPPL 2022).
Ce pathogène opportuniste colonise la peau ainsi que les muqueuses génitales et intestinales de la majorité des individus en bonne santé, où il fait partie de la flore commensale normale. Chez les hôtes susceptibles, C. albicans peut envahir la muqueuse gastro-intestinale et pénétrer dans la circulation sanguine, entraînant des infections systémiques sévères.
Bien que l’invasion de l’épithélium de l’hôte constitue la première étape de l’infection par C. albicans, ce processus reste encore partiellement élucidé. Une compréhension approfondie des mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent la pathogénicité de C. albicans est essentielle pour le développement de futures stratégies de prévention et de traitement.
Nous utilisons une approche basée sur la microscopie à plusieurs échelles afin d’étudier les modes d’invasion de C. albicans lors d’infections épithéliales in vitro. Nous combinons l’imagerie multidimensionnelle de cellules vivantes avec des rapporteurs sensibles aux dommages afin de suivre en temps réel les processus d’invasion et les altérations cellulaires au sein des couches épithéliales. Pour obtenir des informations supplémentaires, l’organisation tridimensionnelle à l’échelle nanométrique des sites d’intérêt est analysée à l’aide de techniques avancées de microscopie électronique volumique (vEM). Ces approches de microscopie sont associées à des perturbations génétiques et cellulaires permettant d’obtenir des données fonctionnelles.
Nous avons récemment montré que l’invasion peut soit entraîner une rupture des membranes de l’hôte survenant dans des niches subcellulaires distinctes, soit conduire à la formation de tunnels transcellulaires dérivés des membranes de l’hôte, permettant aux hyphes de traverser plusieurs cellules hôtes adjacentes sans provoquer de dommages cellulaires. Ainsi, C. albicans peut occuper différentes niches invasives au cours de l’infection.
Notre objectif est d’identifier les déterminants et mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans l’infection épithéliale par C. albicans, afin de mieux comprendre les premières étapes des maladies causées par ce pathogène fongique d’importance médicale.
Les membres de l'équipe
Nos recherches se déclinent en 3 axes
- Pathogènes fongiques
- Candida albicans
- Imagerie de cellules vivantes
- Microscopie électronique volumique,
- Interactions pathogène-hôte
- Invasion
1. Comprendre les mécanismes d’invasion et de dommage lors de l’invasion épithéliale par C. albicans
Nous utilisons différentes lignées cellulaires exprimant de manière stable des rapporteurs sensibles aux dommages afin d’étudier en temps réel l’invasion et les dommages induits par les hyphes de C. albicans. L’imagerie de cellules vivantes combine plusieurs rapporteurs permettant de détecter la rupture membranaire, la mort cellulaire de l’hôte, le marquage des membranes cellulaires et d’autres événements clés de l’infection. Les expériences sont réalisées dans un format multi-puits permettant de comparer directement différentes conditions expérimentales, par exemple une souche sauvage (wild type) de C. albicans avec des souches mutantes déficientes pour des facteurs de virulence essentiels.
Des observations à haute résolution des sites d’intérêt sont obtenues grâce à la microscopie électronique à balayage par bloc sériel (SBF-SEM), une forme de microscopie électronique volumique capable de révéler de vastes environnements cellulaires en trois dimensions à une résolution nanométrique.
2. Mise en place de modèles expérimentaux avancés d’infection
Les modèles épithéliaux en monocouche présentant des limites en termes de pertinence physiologique, nous développons des modèles tridimensionnels avancés afin de mieux reproduire les conditions d’infection. Dans ce cadre, nous mettons actuellement en place un modèle d’infection d’épithélium stratifié basé sur un système transwell, compatible avec l’imagerie stable de cellules vivantes à haute résolution.
Une fois établi, ce modèle permettra de suivre en temps réel l’infection d’épithéliums oraux stratifiés et d’observer et quantifier l’infection d’un tissu multicouche en utilisant des souches sauvages et mutantes de C. albicans, ainsi que diverses perturbations fonctionnelles.
3. Exploration de l’infection par d’autres pathogènes fongiques
L’expertise technique et le savoir-faire développés dans notre équipe pour l’étude in vitro de l’infection par C. albicans peuvent être directement appliqués à l’étude d’autres pathogènes fongiques. Nous avons récemment commencé à explorer les mécanismes d’infection impliquant par Candida parapsilosis et Aspergillus fumigatus.
Les opportunités
- Apporter de nouvelles connaissances sur les mécanismes d’infection épithéliale par les champignons pathogènes
- Appliquer des approches de microscopie de pointe à l’étude des interactions pathogène-hôte
- Développer de nouvelles stratégies pour lutter contre la menace émergente que représentent les pathogènes fongiques
Les publications
Candida albicans epithelial invasion induces host membrane rupture at distinct subcellular niches following priming by the fungal toxin candidalysin. Conan N., Marthe L., Shekoory A., Latour-Lambert P., Franetich JF., Larsen M., Weiner A. BioRxiv (2025); doi: https://doi.org/10.1101/2025.05.13.653632
The AMA1-RON complex drives Plasmodium sporozoite invasion in the mosquito and mammalian hosts. PLoS Pathog. 2022 Jun 22;18(6):e1010643. doi: 10.1371/journal.ppat.1010643. eCollection 2022 Jun.PMID: 35731833 Free PMC article.
Trans-cellular tunnels induced by the fungal pathogen Candida albicans facilitate invasion through successive epithelial cells without host damage. Nat Commun. 2022 Jun 30;13(1):3781. doi: 10.1038/s41467-022-31237-z. Free PMC article.
Step by step guide to post-acquisition correlation of confocal and FIB/SEM volumes using Amira software. Weiner A. Methods in cell biology: Correlative Light and Electron Microscopy (2020) IV Volume 1622020.
Fundamental helical geometry consolidates the plant photosynthetic membrane. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Oct 29;116(44):22366-22375. doi: 10.1073/pnas.1905994116.
The Pathogen-Host Interface in Three Dimensions: Correlative FIB/SEM Applications. Trends Microbiol. 2019 May;27(5):426-439. doi:10.1016/j.tim.2018.11.011.
On-site secretory vesicle delivery drives filamentous growth in the fungal pathogen Candida albicans. Cell Microbiol. 2019 Jan;21(1):e12963. doi: 10.1111/cmi.12963.