GeXplore : développement d'une approche génomique pour étudier les interactions hôte- pathogène

GeXplore : development of e genome-wide approach to studying host-pathogen

• Auteur / Autrice : Stanimir Kambarev
• Direction : Stéphane Corvec, Frédéric Pecorari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 08/11/2016
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé Nantes-Angers
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie et Immunologie Intégrée Nantes Angers
• Jury : Président / Présidente : Guy Gorochov
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Jacques Toulmé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Blottière, Vincent Cattoir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ribosomes

Relations hôte-bactérie

Banques de gènes

Mots clés libres

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Résumé

Les technologies d'études génomiques ont été utilisées avec succès pour l’identification de facteurs de virulence bactériens ou de vaccins potentiels. Malheureusement, la complexité et les limitations intrinsèques relatives à ces approches ont entravé leur large diffusion. Nous présentons le développement d'une technologie d'étude à l'échelle du génome entier, appelée GeXplore. Elle est basée sur le ribosome display et a été conçue pour fonctionner en conditions in vitro, afin d'éviter des inconvénients d'approches telles que le phage display. Nous avons utilisé la plate-forme Illumina pour obtenir la carte-génomique de 3 espèces : S. aureus, S. gallolyticus et M. ulcerans. Les génomes obtenus ont été caractérisés et utilisés comme références pour l'analyse des banques et produits de sélection. Nous avons développé et optimisé ensuite une stratégie de clonage alternative qui permet la préparation in vitro des banques et leurs amplifications. Nous avons analysé la représentativité des banques à l'aide du NGS et observé un biais pour les séquences pauvres en Gc. Puis, nous avons amélioré la spécificité de notre méthode et l'avons validée en utilisant une interaction protéine-ligand bien caractérisée. GeXplore est ainsi capable d'identifier de multiples domaines de ligands au sein de banques génomiques provenant d'organismes pathogènes. Enfin, nous avons tenté d'identifier les immunoprotèomes de S. gallolyticus et M. ulcerans en utilisant des anticorps provenant de patients. Nous démontrons que notre méthode permet d'identifier de multiples domaines de protéines exposées à la surface présentant des propriétés potentiellement antigéniques / immunogènes.

Genome-wide display technologies have been successfully used for identification of multiple bacterial virulence factors and potential vaccine candidates. Unfortunately, the relative complexity and intrinsic limitations of such approaches have hampered their wide spread in the scieniific community. Here, we present the development of a streamlined genome-wide display technology, which we term GeXplore. It is based on ribosome display and was designed 10 work under completely in vitro conditions, therefore aiming at avoiding several drawbacks of earner approaches which involve in vivo step{s) such as cell surface or phage display. First, we used Illumina platform to obtain draft genomes of S. aureus, S. gallolyticus and M.ulcerans isolates. Obtained drafts were partially characterized and used as reference sequences for selection input and output analysis. Secondly, we developed an alternative GC-assisted cloning strategy which allows for completely in vitro preparation and amplification of random genomic libraries. We analysed the coverage 01 the obtained libraries using next-qeneration sequencing and report an important source of coverage bias. Thirdly, we improved the specificity our method which was then validated using a well-characterized protein-ligand interaction. We demonstrate that GeXplore is able to identify multiple ligand-biding domains out of pathogen-derived genomic libraries. Finally, we applied GeXplore to identify immune-relevant proteomes of S. gallolyticus and M. ulcerans using patient-derived antibodies. We demonstrate that our method allows the identification of multiple surface-exposed protein domains with potentially antigenic/immunogenic properties.