« Candida albicans sur puces » Développement d'une phénomique quantitative de C. albicans, et étude des mécanismes biophysiques d'infection dans des dispositifs microfluidiques de type "organes sur puces

par Elodie Couttenier

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Catherine Villard et de Christophe D'Enfert.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec PhysicoChimie (laboratoire) et de Institut Curie (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2017 .


  • Résumé

    La levure Candida albicans est un des constituants du microbiote de l'Homme. Malgré sa présence minoritaire, C. albicans peut s'avérer être un pathogène redoutable, responsable d'infections mortelles. Une des caractéristiques fascinantes de ce champignon réside dans sa capacité à alterner entre plusieurs morphologies. Cette plasticité morphogénétique est une des clés de la compréhension de la pathogénicité de C. albicans, qui implique en particulier un processus de filamentation (croissance hyphale) responsable de la pénétration cellulaire et de l'envahissement des tissus. Bien que la contribution de nombreux gènes à la formation de filaments ait été étudiée, le rôle que ces gènes jouent dans des aspects précis de la morphogenèse - densité de branchement, vitesse d'élongation du filament – ainsi que dans les modalités d'interaction avec le microenvironnement - force exercée sur un substrat, reconnaissance des topographies et réponse à des stimulus de contact physique (thigmotropisme) - reste encore mal étudié. Le développement d'outils robustes d'analyse et de caractérisation phénotypique est donc d'un enjeu crucial. Le travail de thèse aura pour objectif de quantifier divers observables morphologiques et biophysiques de la forme filamenteuse de C. albicans grâce en particulier aux outils issus de la microfluidique, qui permettra de guider la croissance et de contrôler le branchement des filaments. Un des objectifs sera d'intégrer ces propriétés biophysiques et biomécaniques à la description phénotypique de différentes souches de C. albicans. Une question fondamentale au cœur de la pathogénicité de C. albicans porte sur les mécanismes de franchissement des barrières épithéliales, qui lui permet d'aller coloniser d'autres organes lorsque les défenses immunitaires de l'hôte sont amoindries. Cette thèse s'intéressera donc aux approches in vitro de type « organe sur puce ». Il s'agira de mettre au point des architectures contrôlées combinant cellules épithéliales et C. albicans. Ces structures pourront être intégrées dans des circuits microfluidiques, permettant à la fois de contrôler l'environnement et d'étudier la croissance hyphale dans un contexte proche de la situation in vivo.

  • Titre traduit

    « Candida albicans on chips » Development of a quantitative phenomics of C. albicans, and study of the biophysical mechanisms of infection in "organ on chip" microfluidic devices.


  • Résumé

    The yeast Candida albicans is one of the constituents of the human microbiota. Despite its minority presence, C. albicans can be an important pathogen, responsible for fatal infections. One of the interesting characteristics of this fungus lies in its ability to alternate between several morphologies. This morphogenetic plasticity is one of the keys to understand the pathogenicity of C. albicans, which in particular involves a filamentation process (hyphal growth) responsible for cell penetration and invasion of tissues. Although the contribution of many genes to the formation of filaments has been studied, the role that these genes play in specific aspects of the morphogenesis - branching density, filament elongation - as well as in the modalities of interaction with the microenvironment - force exerted on a substrate, recognition of topographies and response to stimuli of physical contact (thigmotropism) - remains poorly studied. The development of robust phenotypic analysis and characterization tools is therefore of crucial importance. This work will aim at quantifying various morphological and biophysical observables of the filamentous form of C. albicans thanks in particular to the tools used in microfluidics, which can guide the growth and control the branching. One of the objectives will be to integrate these biophysical and biomechanical properties with the phenotypic description of different strains of C. albicans. A fundamental issue at the heart of the pathogenicity of C. albicans concerns the mechanisms of epithelial barriers penetration, which allows it to colonize other organs when there is an immune deficiency. This thesis will therefore focus on in vitro "organ-on-chip" approaches. It will be necessary to develop controlled architectures combining epithelial cells with C. albicans. These structures can be integrated into microfluidic systems, allowing both to control the environment and to study hyphal growth in a context close to the in vivo situation.