Thèse Exploration du Potentiel Antiparasitaire des Probiotiques Producteurs d'Hydrolases de Sels Biliaires Bshs Contre Cryptosporidium H/F

Université Paris-Saclay GS Biosphera - Biologie, Société, Ecologie & Environnement, Ressources, Agriculture & Alimentation

La cryptosporidiose est une maladie intestinale due au parasite zoonotique Cryptosporidium, qui affecte à la fois les humains et les animaux, en particulier les jeunes enfants et les ruminants nouveau-nés. Extrêmement contagieuse, elle se transmet principalement par l'eau ou les aliments contaminés et provoque des diarrhées aiguës, parfois sévères chez les personnes immunodéprimées. Les options thérapeutiques actuelles demeurent limitées et peu efficaces, et l'émergence de résistances aux antiinfectieux disponibles accentue la nécessité de développer de nouvelles approches. Le projet de thèse propose d'explorer une alternative naturelle et innovante : l'utilisation de probiotiques à activité antiparasitaire, et plus spécifiquement de souches de lactobacilles produisant des hydrolases de sels biliaires (BSHs). Ces enzymes transforment les acides biliaires conjugués en acides biliaires déconjugués, susceptibles d'exercer une action toxique directe sur certains agents pathogènes intestinaux. Forts de nos résultats antérieurs démontrant l'efficacité de ces souches contre Giardia intestinalis (agent de la giardiose), nous souhaitons à présent évaluer leur potentiel contre Cryptosporidium. Ce projet vise ainsi à ouvrir de nouvelles perspectives dans la lutte contre les infections intestinales, en élargissant le champ d'application des probiotiques à des parasitoses encore dépourvues de traitements satisfaisants.

La cryptosporidiose est une parasitose intestinale d'importance mondiale causée par Cryptosporidium, affectant humains et ruminants et se manifestant principalement par des diarrhées sévères. Les enfants, les personnes immunodéprimées ou malnutries et les jeunes veaux sont particulièrement vulnérables, entraînant un impact sanitaire et économique significatif. La transmission se fait principalement par l'eau, le contact animal ou les produits contaminés, et les traitements actuels sont limités et peu efficaces, avec des risques de toxicité et de résistances. Dans ce contexte, les probiotiques apparaissent comme une approche innovante. Certaines souches de Lactobacillus, notamment Lactobacillus johnsonii CNCM I-4884, produisent des hydrolases de sels biliaires (BSHs) capables de modifier l'environnement intestinal et d'inhiber la croissance de parasites comme Giardia intestinalis. L'infection par Cryptosporidium altérant le métabolisme des acides biliaires, l'usage de probiotiques producteurs de BSHs pourrait réduire la charge parasitaire et améliorer l'absorption des lipides. Le projet de thèse vise à évaluer in vitro et in vivo l'efficacité de ces probiotiques contre C. parvum, en combinant microbiologie, parasitologie et biothérapies innovantes. Sur le plan scientifique, il permettra de mieux comprendre les interactions microbiote-probiotiques-parasites, et sur le plan sociétal et économique, il ouvre la voie à des stratégies thérapeutiques naturelles et durables pour la santé humaine et animale.

Nous formulons l'hypothèse : « les acides biliaires déconjugués produits par l'activité BSH des lactobacilles, en particulier L. johnsonii CNCM I-4884, sont susceptibles de perturber le cycle de développement de Cryptosporidium directement ou indirectement via des altérations du microenvironnement intestinal, incluant la solubilisation lipidique, le pH local, la disponibilité en nutriments et la composition du microbiote ». Le doctorant aura pour tâches : i) d'évaluer in vitro et in vivo l'effet anti-Cryptosporidium des BSH et des probiotiques producteurs de ces enzymes, et ii) d'élucider les mécanismes moléculaires impliqués, en particulier la contribution spécifique de chaque gène BSH et la toxicité des acides biliaires déconjugués pour ce parasite.

Le projet de thèse vise à valider l'effet anti-Cryptosporidium des probiotiques producteurs de BSH, en particulier L. johnsonii CNCM I-4884, et à élucider le mécanisme moléculaire impliqué. La méthodologie adoptée combinera des approches in vitro, in vivo et biochimiques, afin de relier la fonctionnalité enzymatique des BSH à l'inhibition du parasite. Dans un premier temps, l'effet des acides biliaires, conjugués (TCA, GCA, TCDCA, GCDCA) et secondaires (TDCA, GDCA), ainsi que leurs formes déconjuguées (CA, CDCA, DCA), seront évalués sur le développement de Cryptosporidium in vitro. Cette étape permettra de déterminer si les formes déconjuguées, produites par l'activité BSH, sont toxiques pour le parasite et d'établir ainsi la pertinence fonctionnelle des enzymes. Parallèlement, les gènes BSH de Lj CNCM I-4884, clonés dans le cadre d'un projet ANR précédent, seront exploités pour produire des enzymes recombinantes et générer des souches bactériennes modifiées. Celles-ci comprendront soit des souches dépourvues naturellement de BSH, capables d'exprimer l'activité enzymatique, soit des souches surproduisant cette activité. Cette approche permettra de tester l'effet spécifique de chaque gène BSH sur Cryptosporidium, par comparaison avec des mutants déficients. L'étude fonctionnelle des enzymes BSH incluera leur purification, la validation de leur activité et la caractérisation de leur spécificité de substrat, ainsi que le développement d'anticorps spécifiques. Ces enzymes seront ensuite utilisées dans des essais in vitro et in vivo pour évaluer leurs effets sur le cycle de développement du parasite. La détermination de la structure 3D des BSH, encore très peu étudiées, permettra d'identifier les domaines responsables de la spécificité enzymatique et de mieux comprendre le mécanisme de toxicité vis-à-vis du parasite. Les modèles expérimentaux comprendront des lignées cellulaires intestinales Caco-2 et des souriceaux, qui permettront de suivre l'infection à différents stades du cycle parasitaire. Les analyses combineront des approches de biochimie, protéomique, métabolomique et d'imagerie pour caractériser les interactions probiotiques-parasite, complétées par des tests in vivo pour valider l'efficacité biologique dans un contexte physiologique. Cette méthodologie, intégrant production enzymatique, génie bactérien, tests in vitro et validation in vivo, est justifiée par la nécessité de relier la fonctionnalité spécifique des BSH à leur effet anti-Cryptosporidium. Elle permettra non seulement de comprendre les mécanismes sous-jacents, mais aussi de définir des stratégies innovantes pour le contrôle de la cryptosporidiose et, à terme, pour le développement de biothérapies chez l'animal et l'Homme.