Sujet de thèse : Approche rationnelle guidée par la biologie structurale dans la conception de peptidomimétiques inhibant les pompes d’efflux de Pseudomonas aeruginosa, CNRS, Paris

Lieu de travail : Paris – Ile-de-France – France

Intitulé du sujet : Approche rationnelle guidée par la biologie structurale dans la conception de peptidomimétiques inhibant les pompes d’efflux de Pseudomonas aeruginosa.

Champs scientifiques : Biochimie, Santé, médecine humaine, vétérinaire

Mots clés : pompe d’efflux, biologie structurale, peptidomimétiques, drug-design.

Description du sujet

Dans le cadre de la résistance aux antibiotiques, nous nous intéressons depuis plusieurs années à la multirésistance de Pseudomonas aeruginosa, bactérie opportuniste Gram-négative classée prioritaire dans la recherche de nouvelles stratégies antimicrobiennes par l’Organisation Mondiale de la Santé. En outre, ce pathogène est la principale cause de mortalité par infection pulmonaire chez les jeunes adultes atteints de mucoviscidose.

La multirésistance innée de P. aeruginosa est essentiellement liée à la présence de pompes à efflux de la famille RND (Resistance Nodulation cell-Division), s’assemblant en complexe tripartite « MFP – RND – OMF » (MFP = Membrane Fusion Protein ; OMF = Outer Membrane Factor) et utilisant le gradient de proton pour acheminer les antibiotiques au travers des deux membranes de la paroi bactérienne. Chez P. aeruginosa, la pompe d’efflux MexA_MFP-MexB_RND-OprM_OMF (ou MexAB-OprM) est exprimée de façon constitutive. Malgré l’importance de ce mecanisme de résistance, aucun inhibiteur de pompe RND n’a encore été proposé sur le marché.

Nous avons récemment résolu la structure de la pompe entièrement assemblée MexAB-OprM par microscopie électronique (cryo-EM) [Glavier et al., Nat. Comm. 2020] et obtenu la structure cristallographique du transporteur MexB à résolution atomique.

Afin de développer des molécules bloquant efficacement les pompes d’efflux appelées EPI (Efflux Pump Inhibitor), nous voulons améliorer par une approche rationnelle, guidée par la structure, un dérivé peptidomimétique ayant démontré un effet synergique intéressant en association avec les fluoroquinolones, la PA4MβN (Proline-arginine 4-methoxy-β-naphthylamide) [Avakh et Rezaei, BMRJ 2016]. Malgré la découverte de cette famille d’inhibiteurs à la fin des années 90, aucune structure à haute résolution de ce peptidomimétique associé au transporteur RND n’est disponible actuellement. Pourtant l’information structurale est essentielle pour développer de nouveaux inhibiteurs efficaces.

Afin de comprendre le mécanisme d’action de ce peptidomimétique, l’objectif de la thèse sera de résoudre la structure du complexe MexB avec le PA4MβN à haute résolution (soit par cristallographie RX, soit par cryo-EM). L’analyse structurale de l’ihnibiteur au sein de la poche de fixation nous permettra ensuite de synthétiser et d’améliorer de façon rationnelle le petidomimétique en suivant les recommandations physico-chimiques de lipophilie, de polarité et d’acylindricité nécessaires aux EPIs [Mehla et al., mBio 2021].

Cette étude sera guidée par différentes techniques mises en place au laboratoire, en l’occurence in vitro par des mesures d’affinité (K_D) des nouveaux peptidomimétiques synthétiques avec MexB (par thermophorèse ou microcalorimétrie), ainsi que des tests microbiologiques in cellulo telles que des mesures de CMI (Concentration Minimale Inhibitrice) sur différentes familles d’antibiotiques, et des tests fonctionnels d’efflux d’un substrat fluorescent (1,2’-dinaphthylamine) de la pompe.

Références de l’équipe sur le sujet 

• Glavier M. et al., Nat. Commun. 2020, doi:10.1038/s41467-020-18770-5.
• Salvador D. et al., Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2019, doi:10.1016/j.bbamem.2019.01.013.
• Ntsogo Enguéné VY et al., Front. Microbiol. 2015, doi: 10.3389/fmicb.2015.00541.

Prise de fonction : 01/10/2021

Nature du financement : Contrat doctoral

Précisions sur le financement : Concours de l’Ecole Doctorale MTCI (Médicament, Toxicologie, Chimie, Imagerie)

Présentation établissement et labo d’accueil

UMR 8038 CNRS CITCOM, UNIVERSITE DE PARIS, FACULTE DE PHARMACIE DE PARIS

Le laboratoire “Cibles thérapeutiques et conception du médicament” ou CiTCoM, unité mixte en cotutelle avec l’Université de Paris, le CNRS et l’INSERM, mène des travaux de recherche alliant la biologie et la chimie afin d’accélérer la conception de médicament.

L’unité possède toutes les compétences permettant une approche intégrative de la découverte et l’optimisation du médicament combinant la biologie structurale et les différents outils de la chimie (chimie médicinale, organique, organométallique, pharmacognosie, métabolomique) assistés par la chimio-informatique.

Les recherches menées au laboratoire couvrent l’ensemble des étapes pré-cliniques, de l’identification et la caractérisation des cibles moléculaires d’une pathologie, la découverte de nouveaux composés, d’origine synthétique ou naturelle, biologiquement actifs contre des cibles, à la caractérisation de leur activité dans la cellule. Les projets de recherche concernent une grande variété de pathologies (cancer, infection bactérienne ou virale, maladies génétiques,…) et de cibles moléculaires (protéines solubles et membranaires, ARN et complexes de grande taille).

L’expertise du CiTCoM regroupe plusieurs thématiques inter-disciplinaires:

– La production et la purification de biomolécules par biologie moléculaire et

– la détermination structurale de biomolécules par RMN, cristallographie et microscopie électronique.

– l’étude fonctionnelle des cibles par les méthodes de biochimie, biophysique et biologie cellulaire

– la conception, la synthèse et la purification de composés chimiques – la caractérisation des interactions entre molécules (criblage moyen débit ou caractérisation fine)

– la prédiction des paramètres physico-chimiques, structurales et toxicologiques par chimio-informatique

– la compréhension des mécanismes d’action au niveau cellulaire

L’activité de CiTCoM est localisé à la Faculté de Pharmacie de l’Université de Paris, seule faculté de pharmacie dans Paris, et s’insère dans l’environnement riche des laboratoires de la Faculté de Santé et des grands centre hospitalier de l’Université. Les recherches menées au CiTCoM bénéficient de l’appui de plateaux techniques de l’Unité et de l’Unité Mixte de service de la Faculté.

Site web : http://www.citcom.cnrs.fr

Intitulé du doctorat : Doctorat de Biochimie

Pays d’obtention du doctorat : France

Etablissement délivrant le doctorat : Université de Paris

Ecole doctorale : MTCI (Médicament, Toxicologie, Chimie, Imagerie)

Profil du candidat

Le candidat doit être en cours de validation ou titulaire d’un Master 2 Recherche (ou équivalent reconnu par l’Ecole Doctorale), en chimie, biochimie et/ou biophysique.

Les profils suivants sont éligibles : scientifique, ingénieur, médecin, pharmacien ou vétérinaire.

Date limite de candidature : 12/05/2021

Pour postuler

Candidater sur le site de l’Association Bernard Gregory