Thèse Approche Interdisciplinaire de l'Évolution du Microbiote Vaginal H/F

Doctorat.Gouv.Fr

expérience en modélisation en écologie et évolution

Établissement : Collège de France École doctorale : Sciences du Vivant Laboratoire de recherche : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie Direction de la thèse : Samuel ALIZON ORCID 0000000207799543 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-10T23:59:59 Le microbiote vaginal présente la double particularité d'être relativement simple et une composante importante de la santé des femmes. De plus, sa composition, que l'on peut regrouper en cinq grands types de communautés, est relativement stable à l'échelle d'une année chez une femme donnée. On sait que certains facteurs comportementaux ou socio-démographiques sont associés à une communauté particulière mais on connaît mal l'importance des prédispositions génétiques alors que plusieurs éléments suggèrent qu'elles pourraient avoir un rôle important. Ce projet interdisciplinaire propose trois approches différentes pour mieux comprendre l'évolution, au sens darwinien, du microbiote vaginal. D'abord, nous utiliserons la modélisation mathématique afin de synthétiser les connaissances existantes et mieux cerner le domaine des possibles. Nous nous appuierons en particulier sur les modèles de dynamique des populations et les approches issues de la dynamique adaptative ou de la génétique quantitative. Ensuite, nous analyserons les données génétiques bactériennes afin de retracer l'histoire évolutive des espèces communément détectées dans les microbiotes vaginaux. Enfin, nous étudierons les données de génétique humaine déjà réalisées. En particulier, nous combinerons les résultats d'études centrées sur le microbiote vaginal mais avec peu de participantes avec ceux d'études réalisées sur des milliers de femmes mais avec des traits d'intérêt moins directement associés à ce microbiote. Ceci nous permettra d'explorer les corrélations entre les mutations détectées par les deux types de modèles ou de réaliser des interprétations fonctionnelles. De plus, nous pourrons aussi étudier l'histoire évolutive de ces mutations dans les populations humaines. Au final, ce travail interdisciplinaire aura un impact direct sur la santé des femmes et des couples en aidant à mieux comprendre, prévenir et guérir les perturbations du microbiote vaginal, notamment les vaginoses bactériennes. Le microbiote vaginal est une composante essentielle de la santé des femmes [Alizon & Tamarelle 2025, Med Sci], puisqu'il est associé au risque d'acquisition d'infections sexuellement transmissibles (par exemple le virus de l'immunodéficience humaine, les papillomavirus humains, HPV, ou Chlamydia) et à la fertilité (risque de naissance prématurée ou de fausse couche). Pour près de 75% des femmes, ce microbiote est dominé par une seule espèce de bactéries lactobacilles (Lactobacillus crispatus, L. iners, L. gasseri ou L. jenseni). En revanche, dans le reste des cas, c'est un assemblage très diversifié de bactéries anaérobies des genres Prevotella, Gardnerella ou Fannyhessea; un état parfois décrit comme «vaginose bactérienne moléculaire» et associé aux effets délétères susmentionnés [Ravel et al. 2011, PNAS].
Si un changement de types de communautés (appelées CST pour community state types) peut se produire en une journée pour une femme, les rares études conduites sur plus d'un an indiquent une grande stabilité [Tamarelle et al. 2024 EJCMID, Kamiya et al. 2025 Peer Comm J]. Certes, des facteurs environnementaux ont un effet démontré sur la composition du microbiote vaginal, mais plusieurs éléments pointent vers un rôle de la génétique humaine. D'abord, ce microbiote est en partie héritable entre mère et fille [France et al. 2022 PLoS ONE]. Ensuite, les fréquences relatives de CST varient selon les populations [Ravel et al. 2011]. Enfin, une domination de lactobacilles n'a à ce jour pas été observée chez d'autres mammifères [France et al. 2022 Nat Microbiol]. Ce projet s'appuie sur la modélisation mathématique et l'analyse de données génomiques afin de mieux comprendre la composition du microbiote vaginal et son évolution sur le temps long. Ce projet s'appuie sur la modélisation mathématique et l'analyse de données génomiques afin de mieux comprendre la composition du microbiote vaginal et son évolution. 1) Modélisation mathématique de l'évolution du microbiote vaginal humain
Il existe peu de modèles d'évolution des microbiotes. Une de nos hypothèses est que la simplicité relative du microbiote vaginal permet de résoudre ce manque surprenant. Ainsi, l'équipe d'accueil a déjà pu modéliser la dynamique intra-hôte de ce microbiote [Kamiya et al. 2026 PLoS Biol]. Nous utiliserons des approches similaires avec des systèmes d'équations différentielles mais cette fois au niveau populationnel afin de décrire les hôtes humains et deux espèces de microbes [van Baalen & Jansen 2001, Oikos]. L'évolution darwinienne du système sera analysée à l'aide de modèles de dynamique adaptative [Dieckmann 2002] ou de Price [Day et al. 2020 PTRSB]. Nous explorerons les effets de différents types de coûts et de bénéfices associés à la composition du microbiote, ainsi que de son héritabilité, sur la valeur sélective des hôtes. Une fois la dynamique de modèles simples bien capturée, nous augmenterons le niveau de réalisme, par exemple avec plus de 2 CST. Si nécessaire, nous utiliserons des simulations numériques afin d'augmenter le niveau de détail des processus biologiques. Nous conduirons des analyses de sensibilité globale pour identifier les paramètres clés et la robustesse des résultats. Au final, ce premier axe aidera à cerner le champ des possibles au vu des connaissances biologiques.