Jean-Marc Rolain

Projet 1 : Dcouverte de nouveaux pathogenes émergents et de nouveaux mécanismes de résistance aux agnets antimicobiens – Etudes transversales des hôpitaux, des humains et des mileiux vétérinaires

• L’objectif de ce projet est d’isoler et de décrire les microorganismes nouveaux et/ou émergents associés aux humains, à l’environnement et aux animaux et de décrire les supports moléculaires de la résistance aux antimicrobiens de ces microorganismes. Cette tâche a pour objectif d’avoir à la fois une vue d’ensemble du répertoire des micro-organismes et de leur profil de résistance aux antimicrobiens. Elle est ainsi divisée en trois parties principales: i) Isoler les microorganismes nouveaux et/ou multirésistants (bactéries, parasites, virus) à partir de diffentes échantillons par des méthodes de Culturomique à haut débit  (FB, IP, GD), ii) Caractériser leur sensibilité aux antimicrobiens par développement et la mise au point d’analyses phénotypiques spécifiques (FB, IP, GD, SB, LH), iii) et Séquencer et analyser leurs génomes afin de découvrir le support moléculaire de la résistance par l’utilisation de méthodes innovantes (génomique fonctionnelle, mutagenèse transposisionelle, knock-in/knock-out, silencing) (SMD, SB, LH).

Projet 2 : Découverte de nouveaux agents antimicrobiens (Projet Antibio-Gut)

• Face à l’émergence d’agents pathogènes résistants aux antibiotiques et de l’absence de développement de nouveaux agents antimicrobiens, il est urgent de découvrir et de développer de nouvelles classes d’agents antimicrobiens puissantes dotées de nouveaux mécanismes inhibition des bactéries qui pourraient remplacer ou être combinés aux antibiotiques traditionnels pour lutter contre les pathogènes multi-résistants. La plupart des antimicrobiens sont des métabolites secondaires produits par certains micro-organismes (Actinobactéries, Firmicutes et champignons) et représentent des sources inépuisables de produits naturels pour l’avenir (bactériocines, peptides non ribosomalement synthase (NRPS) et polykétide synthase (PKS)). Bien que la majorité des antimicrobiens aient été découverts à ce jour parmi les isolats environnementaux, des agents antimicrobiens naturels issus de micro-organismes de l’intestin humain n’ont jamais été explorés. Grâce à la réutilisation de la stratégie de culture bactérienne appelée «Culturomique», l’équipe de Didier Raoult a isolé plus de 845 espèces bactériennes (dont 121 nouvelles espèces bactériennes) et 59 espèces champigons dans le microbiote humain de différentes régions géographiques. Notre projet consiste à découvrir de agents nouveaux antimicrobiens à partir de bactéries et de champignons d’intérêt sélectionnés dans cette collection (en cours…) de micro-organismes humains (environ 200 souches à ce jour). Le projet comporte 5 axes: i) Séquencer le génome de ces espèces ainsi que les nouveaux micro-organismes isolés du Projet 1 (FB, IP, GD, SB, LH, SMD); ii) Développer un pipeline comprenant une base de données complète de gènes d’intérêt pour l’annotation et la reconnaissance automatiques des métabolites secondaires codant pour des gènes de résistance dans ces génomes (SMD, SB, LH); iii) Rechercher in vitro, chez les bactéries productrices putative de metabolites secondaires, une activité antimicrobienne sur une collection de bactéries et de champignons multirésistants contemporains (FB, IP); iv) Utiliser des approches transcriptomiques et protéomiques pour identifier de nouveaux produits naturels ainsi que leur mode d’action/synergie et la détermination de leur structure (FB, SMD, SB, LH); et v) évaluer leur toxicité sur les cellules de mammifères (VA) et les animaux afin de démontrer leur efficacité in vivo sur des modèles animaux infectés expérimentalement (en collaboration avec le Pr Fabienne Bregeon).

Projet 3 : Développement de nouveaux outils d’épidémiologie, de diagnostic, et de stratégies therapeutiques

La première tâche sera de continuer à développer des outils spécifiques et nouveaux pour la détection et le diagnostic des infections dues à des microorganismes émergents et multirésistants, avec un effort spécifique pour les parasites, les protozoaires et les microorganismes intracellulaires associés aux protozoaires (FB, IP). Parmi les différents outils qui seront développés, nous allons mettre en place un outil unique et une stratégie de reconnaissance automatique de la sensibilité aux antibiotiques des bactéries grâce au logiciel Anti-Logic qui sera intégré à un projet plus vaste de développement d’un hub pour l’institut (GD , SB) (voir ci-dessous dans le projet 4).

La deuxième tâche de l’équipe sera de constituer une biobanque unique de tous les antimicrobiens disponibles (antibiotiques, antifongiques et agents antiparasitaires), y compris d’anciens composés qui ne sont plus commercialisés en France et qui seront testés in vitro contre des pathogènes humains multirésistants (GD, IP, FB) et qui pourraient être utilisés dans l’institut pour traiter des maladies infectieuses spécifiques avec ces composés. L’objectif est à la fois de pouvoir tester in vitro ces composés dans des situations cliniques spécifiques et de pouvoir les utiliser dans les unités de l’institut chargées des maladies infectieuses. Plusieurs de ces composés n’étant plus disponibles en France ou non commercialisés par les sociétés pharmaceutiques, nous devrons développer des partenariats avec les sociétés pharmaceutiques pour leur production en coordination avec les organismes de réglementation (VA).

La troisième tâche consistera à utiliser des méthodes de test in vitro à haut débit pour dépister les activités antimicrobiennes de tous les médicaments approuvés sur le plan clinique et commercialisés (environ 2 000 composés) pour repositionner les médicaments dans le domaine des maladies infectieuses (GD, FB, IP). Une telle stratégie a récemment été utilisée avec succès, par exemple pour montrer que la teicoplanine, un antibiotique utilisé en clinique pour son activité contre les bactéries à Gram positif, pourrait inhiber les virus pseudotypés de l’enveloppe Ebola. De même, il a été démontré que l’ivermectine, un composé antiparasitaire, pourrait inhiber la réplication du virus Chikungunya. Dans cette tâche, de nouvelles activités de médicaments contre les micro-organismes seront brevetées si de nouvelles indications ne sont pas protégées dans le domaine des maladies infectieuses (VA).

Enfin, l’équipe continuera à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour lutter contre les infections dues à des agents pathogènes multirésistants (association de médicaments), ainsi que des traitements innovants pour les maladies tropicales (parasites, protozoaires) et la pédiculose. Encore une fois, des brevets seront déposés pour une nouvelle combinaison de médicaments avec des indications cliniques spécifiques.

Projet 4 : Surveillance épidémiologique et moléculaire de la résistance aux agents antimicrobiens (humains, animaux et environnement)

Les outils de surveillance des maladies infectieuses et de la résistance aux antibiotiques seront étendus pas à pas à tous les laboratoires partenaires de la région PACA, qui couvre désormais environ 80% des laboratoires de microbiologie clinique de cette région. L’équipe continuera à développer des partenariats avec les pays méditerranéens (Tunisie, Maroc, Algérie, Lybie, Égypte) et développera de nouveaux réseaux avec l’Afrique (Sénégal, Mali, Nigéria), le Moyen-Orient (Liban, Israël, Arabie Saoudite, Qatar) pour la recherche épidémiologique et la surveillance moléculaire de la résistance aux agents antimicrobiens chez l’homme, mais aussi chez les animaux et dans l’environnement. Pour cela, les trois principaux outils de surveillance (EPIMIC, BALYSES et MARSS) seront étendus progressivement aux partenaires des deux projets structurés REMEDIER et GIRAFE (Algérie, Sénégal et Mali), puis à d’autres partenaires. L’équipe continuera également à participer à la détection et à la surveillance de la résistance aux antibiotiques chez les voyageurs, en particulier les pèlerins du pèlerinage. La surveillance des clones bactériens, en particulier des bactéries multirésistantes, sera mise en œuvre en utilisant le typage MALDI-TOF comme outil de routine (SMD, GD, SB, LH). La résistance spécifique, c’est-à-dire les nouveaux et/ou émergents gènes de résistance, sera étudiée systématiquement par le développement et la mise en œuvre d’outils phénotypiques et génotypiques dans l’institut. Enfin, nous développerons un centre unique (concentrateur de données) pour l’institut, capable d’intervenir, d’analyser et de relier toutes les activités de l’institut afin d’améliorer le flux de travail dans le laboratoire de microbiologie clinique et de détecter spécifiquement tous les événements anormaux associés aux maladies infectieuses en temps réel y compris la détection automatique des épidémies et la résistance aux antibiotiques.

L’équipe comprend des experts dans le domaine des maladies infectieuses consacrés à la description et à l’étude des agents pathogènes nouveaux ou émergents dans le contexte de la résistance aux antimicrobiens. Le Dr Fadi Bittar (PhD, Maître de conferences Universitaire à la faculté de pharmacie) est maintenant spécialisé dans la détection, l’isolement et la description des parasites, des protozoaires et des champignons dans les pays tropicaux et participera au développement d’outils spécifiques et sensibles pour le diagnostic et la surveillance de la résistance aux antimicrobiens (composés antiparasitaires et antifongiques) dans ce domaine. Dr Isabelle Pagnier (PharmD, PhD, Maître de conferences Universitaire à la faculté de pharmacie  et HDR) a une expertise dans les microorganismes intracellulaires (bactéries, virus) associés aux protozoaires et en microscopie électronique. Ces microorganismes sont souvent résistants aux antimicrobiens seront étudiés et caractérisés par Dr. Pagnier afin de déterminer leurs supports moléculaires de la résistance aux antimicrobiens. Le Dr Seydina M. Diene (PhD, Maître de conferences Universitaire à la faculté de pharmacie) est un expert en analyse bioinformatique et génomique des bactéries dans le contexte de la résistance aux antibiotiques. Il sera impliqué dans tous les taches de l’équipe en rapport avec lé génomique de tous les microorganismes (bactéries, virus, champignons, parasites). Le Dr Seydina M. Diene a également une grande expérience dans l’évolution des génomes bactériens et de la manipulation génétique des bactéries. Le Dr Gregory Dubourg (PharmD, PhD, Maître de conferences Universitaire à la faculté de médecine) est un microbiologiste clinique qui a acquis une vaste expérience dans l’analyse du microbiote intestinal humain par «culturomique» et l’analyse métagénomique chez des patients traités avec des antimicrobiens et/ou des patient avec des conditions ou des maladies spécifiques. Il est également impliqué avec le Pr JM Rolain dans la gestion à l’Institut des analyses de routine des échantillons cliniques et de l’évaluation de la sensibilité de la résistance aux antibiotiques ainsi que de la surveillance de la résistance. Docteur Véronique Andrieu (PharmD, PhD, Maître de conferences Universitaire à la faculté de pharmacie) est une experte des organismes de réglementation. Elle est membre de l’Agence nationale française du médicament pour la sécurité (ANSM) et possède une solide expérience en pharmacie. Elle sera impliquée dans l’équipe de développement de nouvelles formulations pharmaceutiques de médicaments et dans la gestion de projets pharmaceutiques pour les organismes de réglementation.