Étude des stratégies de survie d'E. coli dans l'intestin par criblage CRISPRi

Escherichia coli est une bactérie communément présente dans l'intestin humain, qui se distingue par une remarquable capacité d'adaptation à divers environnements. Il existe des souches commensales mais aussi des souches pathogènes impliquées dans un large éventail de maladies, allant de la gastro-entérite aiguë à des infections systémiques potentiellement mortelles. Cette double facette s'explique par sa grande diversité génétique et phénotypique, qui lui permet de s'adapter à des niches écologiques variées et d'interagir de manière spécifique avec l'hôte et les autres membres du microbiote. Mieux comprendre les facteurs génétiques qui permettent à E. coli de coloniser l'environnement intestinal, à la fois dynamique et compétitif, est essentiel pour concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à lutter contre les infections bactériennes et maladies intestinales. Les approches classiques de génomique fonctionnelle, telles que le Tn-seq, ont largement contribué à l'étude de la génétique d'E. coli. Toutefois, leur application, principalement en conditions in vitro, limite souvent leur capacité à capturer la complexité des interactions hôte-microbe in vivo. Les criblages CRISPRi constituent une alternative puissante, offrant de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles, pour explorer les stratégies de survie bactérienne directement dans l'intestin. L'objectif de ma thèse a été de développer une plateforme de criblage CRISPRi in vivo chez E. coli, afin de permettre d'identifier les gènes impliqués dans la colonisation du microbiote intestinal. Grâce à cette méthode, nous avons étudié la manière dont différentes souches de E. coli, notamment la souche de laboratoire MG1655 et les souches cliniques AIEC LF82 et UPEC CFT073, s'adaptent à des environnements intestinaux modulés par le régime alimentaire et l'inflammation. Ces analyses ont révélé que chaque souche nécessite de facteurs génétiques spécifiques selon la condition, notamment des gènes impliqués dans la motilité, le métabolisme, la réponse au stress et la respiration. Nous avons également mis en évidence le rôle d'éléments génétiques mobiles, notamment les prophages de la LF82, dans l'adaptation à un intestin sain ou inflammé. Bien que le criblage CRISPRi in vivo ait fourni des résultats robustes et instructifs, cette méthode présente certaines limites, notamment la nécessité d'induire chimiquement l'expression de dCas9 dans l'intestin, et de modifier génétiquement les souches bactériennes en laboratoire avant de les introduire dans l'intestin de l'hôte. Pour répondre à ces limitations, nous avons initié en parallèle le développement d'une approche de criblage CRISPRi améliorée, in situ, reposant sur un système de transduction par phages permettant de délivrer l'outil CRISPRi à des populations résidentes d'E. coli dans l'intestin. Cette approche, toujours en cours de développement, s'inscrit dans un effort plus large visant à manipuler les bactéries intestinales directement dans leur environnement natif, renforçant ainsi la pertinence biologique de leur étude. Dans l'ensemble, ce travail approfondit notre compréhension des stratégies de survie de E. coli dans l'intestin et de ses interactions avec l'hôte et le microbiote. Il fournit une cartographie des gènes nécessaires à sa survie dans différents contextes intestinaux et met en lumière le potentiel du criblage CRISPRi in situ comme outil innovant pour la génomique fonctionnelle à haut débit directement dans l'intestin de l'hôte.