Les levures Candida sont des levures pathogènes opportunistes responsables de 70% à 90% de toutes les infections fongiques invasives. Les candidoses invasives sont associées à un taux de mortalité d'environ 50% dans les unités de soin intensifs. L'arsenal antifongique est limité et des souches résistantes émergent. La dernière classe majeure de molécules antifongiques mises sur le marché est celle des échinocandines en 2001, ce qui souligne la nécessité de mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent la pathogénicité des Candida, afin

d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles.

Les Organs-on-chips (OOCs) représentent une alternative innovante aux modèles biologiques conventionnels pour modéliser des organes fonctionnels et récapituler certaines de leurs caractéristiques physiologiques ou pathologiques in vitro. L'OOC consiste en une puce microfluidique avec deux microcanaux séparés par une membrane poreuse centrale, de part et d'autre de laquelle les cellules épithéliales et les cellules endothéliales vasculaires adhèrent, imitant ainsi l'interface d'un organe humain vascularisé. L'intestin est la porte d'entrée majeure pour les infections systémiques par les Candida, en raison de la présence de ces levures dans le microbiote intestinal. Notre équipe a développé un intestin-sur-puce humain dans le but d'étudier la physiopathologie des levures Candida. Les cellules Caco2 se polarisent, forment des villosités avec des jonctions serrés ZO-1, sécrètent du mucus et assurent une fonction de barrière, reproduisant des caractéristiques morphologiques et fonctionnelles d'un épithélium intestinal in vivo. Nos travaux en cours visent à complexifier ce prototype en y intégrant des cellules endothéliales pour représenter le vaisseau sanguin dans le canal inférieur, puis des monocytes, représentant les cellules immunitaires circulantes du sang. Une fois cette nouvelle version validée par des tests phénotypiques et fonctionnels, elle permettra l'étude de la pathogénicité des levures Candida.

L'objectif de la thèse est de caractériser la physiopathologie de trois espèces Candida éloignées sur les plans morphologique, phylogénétique et écologiques, mais toutes trois pathogènes de l'Homme: Candida albicans (la 1ère espèce responsable des candidoses invasives), C. glabrata (la 2ème espèce) ou C. lusitaniae (plus rare mais associée à des problèmes de résistance multiple aux antifongiques). Pour cela, l'intestin-sur-puce sera infecté par les levures Candida dans le canal supérieur, afin d'analyser chaque étape de l'infection, depuis l'adhérence des Candida aux cellules épithéliales, la colonisation, l'invasion jusqu'à l'extravasation des levures dans le canal sanguin. La migration des monocytes au site d'inflammation déclenchée par les Candida, ainsi que leur capacité à les phagocyter pourront être évaluées par l'utilisation de marqueurs spécifiques à chaque type cellulaire. La perméabilité de la barrière intestinale sera déterminée, ainsi que la libération de cytokines en réponse à l'infection par les Candida.

Nous disposons de plusieurs mutants de C. lusitaniae qui présentent un défaut de virulence antérieurement caratérisés dans un modèle in vitro de macrophages murins ou dans un modèle murin. Ces mutants sont interrompus dans des voies métaboliques permettant l'utilisation des acides gras en absence de glucose, soulignant l'importance du métabolisme lipidique dans la virulence des Candida. L'infection de l'intestin-sur-puce par ces mutants permettra d'affiner leur phénotype dans des conditions physiologiques plus proches du in vivo. La conservation de ces mécanismes de virulence entre les espèces Candida sera évaluée par la construction et l'analyse des mutants correspondants chez C. albicans et C. glabrata. Identifier un ou des gènes communs et essentiels à la virulence de différentes espèces Candida serait particulièrement intéressant dans la découverte de nouvelles cibles antifongiques.
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Candida yeasts are opportunistic pathogens responsible for 70% to 90% of all invasive fungal infections. Invasive candidiasis are associated with a mortality rate of around 50% in intensive care units. The antifungal arsenal is limited, and resistant strains are emerging. The latest major class of antifungal molecules to hit the market was the echinocandins in 2001, underscoring the need for a better understanding of the mechanisms underlying Candida pathogenicity, in order to identify potential new therapeutic targets.

Organs-on-chips (OOCs) represent an innovative alternative to conventional biological models for modeling functional organs and recapitulating some of their physiological or pathological characteristics in vitro. The OOC consists of a microfluidic chip with two microchannels separated by a central porous membrane, on either side of which epithelial cells and vascular endothelial cells adhere, mimicking the interface of a vascularized human organ. The gut is the major entry point for systemic Candida infections, due to the presence of these yeasts in the intestinal microbiota. Our team has developed a human gut-on-a-chip to study the pathophysiology of Candida yeasts. Caco2 cells polarize, form villi with ZO-1 tight junctions, secrete mucus and perform a barrier function, reproducing morphological and functional features of an intestinal epithelium in vivo. Our current work aims to make this prototype more complex by integrating endothelial cells to represent the blood vessel in the lower canal, followed by monocytes, representing circulating blood immune cells. Once this new version has been validated by phenotypic and functional tests, it will be used to study the pathogenicity of Candida yeasts.

The aim of this thesis is to characterize the pathophysiology of three morphologically, phylogenetically and ecologically distant Candida species, all of which are pathogenic to humans: Candida albicans (the 1st species responsible for invasive candidiasis), C. glabrata (the 2nd species) and C. lusitaniae (rarer, but associated with problems of multiple antifungal resistance). To this end, the intestine-on-a-chip will be infected with Candida yeasts in the upper channel, in order to analyze every stage of the infection, from Candida adhesion to epithelial cells, colonization and invasion, to extravasation of the yeasts into the bloodstream. The migration of monocytes to the site of Candida-triggered inflammation, and their ability to phagocytose them, can be assessed using cell-type-specific fluorescent markers. The permeability of the intestinal barrier will be determined, as well as cytokine release in response to Candida infection.

Finally, we have several C. lusitaniae mutants with a virulence defect previously characterized in an in vitro murine macrophage model or in a mouse model. These mutants are disrupted in metabolic pathways allowing the utilization of fatty acids in the absence of glucose, underlining the importance of lipid metabolism in Candida virulence. Infecting the gut-on-a-chip with these mutants will enable us to refine their phenotype under physiological conditions closer to in vivo. The conservation of these virulence mechanisms between Candida species will be assessed by constructing and analyzing the corresponding mutants in C. albicans and C. glabrata. Identifying one or more genes common to and essential for the virulence of different Candida species would be of particular interest in the discovery of new antifungal targets.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://www.mfp.cnrs.fr/wp/la-recherche/candida-et-pathogenicite/

Funding category:

Contrat doctoral libre