Cytoplasmic fluidity changes during antifungal drug tolerance in the human pathogenic fungus, Candida albicans

Les champignons pathogènes affectent des milliards de personnes chaque année, mais sont historiquement peu étudiés. Face à ce problème, l'Organisation Mondiale de la Santé a récemment publié une « Liste des agents pathogènes fongiques prioritaires », classant Candida albicans parmi les quatre principales espèces du « Groupe critique ». Bien que fréquemment présent en tant qu'espèce commensale, C. albicans peut provoquer chez l'Homme des infections allant de candidoses superficielles à systémiques, avec des taux de mortalité élevés.L'un des principaux facteurs d'échec thérapeutique est la tolérance aux antifongiques, un phénomène récemment décrit, distinct de la résistance. La tolérance désigne une sous-population de cellules qui croit lentement en présence de fortes concentrations (supra-MIC, Minimum Inhibitory Concentration) d'antifongiques, tel le fluconazole, le plus couramment utilisé. Comme cette réponse se développe progressivement, elle passe souvent inaperçue lors des tests cliniques de sensibilité aux médicaments. On la considère actuellement comme transitoire, réversible et non génétique, bien que ses fondements moléculaires restent flous.Cette thèse visait à étudier les modifications intracellulaires lors de la tolérance au fluconazole, en mettant l'accent sur le cytoplasme, qui est un environnement dynamique et hétérogène ; les modifications de sa fluidité (dues à l'encombrement moléculaire ou aux variations de viscosité) peuvent affecter les vitesses de réaction et les fonctions biologiques. J'ai utilisé des nanoparticules multimériques génétiquement codées (GEM), une sonde micro-rhéologique passive à l'échelle mésoscopique, et quantifié leur diffusivité comme indicateur de la fluidité cytoplasmique.Je montre qu'il y a une diminution significative de la fluidité cytoplasmique lors de la croissance en conditions de tolérance au fluconazole (supra-MIC). Cet effet est réversible après l'arrêt du traitement et corrélé à une déplétion en ergostérol, le fluconazole inhibant sa biosynthèse. Une réduction de la concentration en ribosomes restaure la fluidité cytoplasmique des cellules cultivées en fluconazole supra-MIC et réduit la tolérance au médicament. Cependant, des analyses utilisant différentes approches révèlent que les taux de ribosomes n'augmentent pas dans ces conditions de croissance. Par contre, j'observe une augmentation de la concentration en protéines cytoplasmiques, contribuant probablement à une viscosité plus élevée. Cette viscosité élevée favorise la formation de condensats moléculaires, augmentant notamment la formation des granules ribonucléoprotéiques « P-bodies ». Ces résultats mettent en évidence une modification substantielle du cytoplasme lors de la tolérance au fluconazole, éclairant ainsi cette réponse antifongique complexe.Une autre caractéristique essentielle de la biologie de C. albicans est sa transition morphologique de cellules ovoïdes à filamenteuses, critique pour la virulence. J'ai contribué à une étude qui, utilisant également des GEM, montre une augmentation marquée de la fluidité cytoplasmique lors de cette transition. Cette augmentation est associée à une diminution de la concentration en ribosomes, due à l'inhibition de leur biogenèse et à une augmentation du volume cytoplasmique, entraînant une dilution de l'encombrement moléculaire et une fluidité accrue. Cette modification des propriétés cytoplasmiques pourrait servir de déclencheur à la morphogenèse.En résumé, lors de cette thèse j'ai utilisé une sonde micro-rhéologique pour étudier les caractéristiques physiques du cytoplasme de C. albicans. Ces travaux ont révélé des modifications substantielles de la fluidité du cytoplasme au cours de deux processus critiques liés à l'infection fongique : la tolérance aux antifongiques et la transition morphologique. L'identification des modifications cytoplasmiques lors de ces processus offre de nouvelles perspectives pour lutter contre les candidoses.