Structural characterization of fungal cell walls architecture by solid-state NMR

Caractérisation structurale de l'architecture des parois fongiques par RMN du solide Il existe une grande variété de champignons pathogènes humains qui sont à l’origine de maladies bénignes à mortelles. La plupart du temps, ces infections sont associées à d’autres pathologies ou traitements médicaux comme l’asthmes, les leucémies, les transplantations d’organes, le SIDA ou les traitement immunosuppresseurs à base de corticostéroides. Malgré le nombre important de décès et le nombre grandissant d’occurrence des mycoses sévères à travers le monde, les infections fongiques sont encore négligées par les autorités sanitaires.Parmi ces pathogènes fongiques, le champignon filamenteux Aspergillus fumigatus est un des pathogènes principaux du système respiratoire. L’aspergillose, dont les taux de d’infection et de mortalité demeurent élevés, devient un enjeu de santé publique. Les spores d’A. fumigatus sont entourés d’une paroi, essentielle pour leur croissance et leur permettant de résister face au système immunitaire de l’hôte. Cette paroi est composée d’un réseau de polysaccharides recouvert d’un pigment appelé DHN-mélanine et d’une couche de protéines appelées hydrophobines. Ce projet a pour but d’établir l’architecture structurale de la paroi des spores d’A. fumigatus à l’échelle atomique en utilisant la RMN du solide (ssNMR) en rotation à l’angle magique (MAS).D’un autre côté, Cryptococcus neoformans est l’agent pathogène responsable de la cryptococcose ; une mycose affectant le système nerveux central. Cette maladie fongique est, encore de nos jours, une cause significative de mortalité à travers le monde puisqu’elle entraîne de graves symptômes tels que la méningo-encéphalite ; particulièrement fréquente chez les patients déjà infectés par le VIH. C. neoformans se présente sous la forme d’une cellule encapsulée de 5 à 7 μm de diamètre entourée d’une paroi et d’une capsule. Cette paroi, rigide, est liée à la membrane plasmique et composée de polymères d’α-glucan, de β-glucan, de chitine et de chitosan. De plus, la capsule de C. neoformans est majoritairement composée de carbohydrates tels que le glucuronoxylomannan (GXM) (jusqu’à 90 %) ou le glucuronoxylomannogalactan (GXMGal) mais aussi de mannoprotéines et de lipides. Le but de ce projet de thèse est d’identifier les différents composants de la paroi mais aussi de la capsule de C. neoformans par ssNMR et d’établir l’architecture de ces deux entités. Un des aspects de ce projet est aussi d’explorer les possibilités et les limitations des méthodes de détection proton en RMN couplée à un MAS élevé (100 kHz) comme outil d’analyse des parois fongiques.En résumé, puisque la RMN des solides est une méthode de spectroscopie non invasive, nous avons appliqué ce type d’analyses dans le cadre de l’étude de l’architecture moléculaire de systèmes complexes (parois fongiques, capsules, …) dans des conditions aussi proches que possible de l’état natif des cellules. Pendant ces trois années de thèse, nous avons mis en place une méthodologie robuste et rapide permettant d’étudier la composition complexe des structures externes présentes dans les cellules fongiques ainsi que leur architecture au sein des cellules entières. De plus, puisque dans le cadre des infections microbiennes la pathogénicité du microbe repose souvent sur les structures externes des cellules infectieuses, les résultats obtenus au court de cette thèse, apportant une meilleure compréhension de l’organisation cellulaire d’A. fumigatus et C. neoformans, pourraient ainsi être utilisés dans le cadre du développement et de la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques afin de combattre plus efficacement ces infections fongiques.