Interactions hôte-microbiote chez le nématode Caenorhabditis elegans

Depuis plusieurs années, de nombreuses recherches montrent un lien direct entre microbiote et santé de l'hôte. Par exemple, chez l'Homme, il a été montré qu'un déséquilibre du microbiote intestinal (aussi appelé dysbiose) peut être associée à diverses pathologies comme la maladie de Crohn, le diabète ou certains cancers. Toutefois, les études in vivo, en particulier chez l'Homme, sont souvent limitées à des corrélations en raison de la complexité des organismes et de nombreuses contraintes techniques. Ainsi, de nombreux aspects des interactions hôte-microbiote restent à élucider. Par ailleurs, les interactions entre les bactéries au sein des microbiotes, et notamment les transferts horizontaux de gènes (HGTs), peuvent avoir des impacts importants sur le microbiote et son hôte. Les HGTs contribuent de manière significative à la diffusion de caractéristiques importantes au sein des populations bactériennes, comme l'acquisition d'innovations métaboliques leur permettant de s'adapter à de nouvelles niches, ou encore l'acquisition de gènes de virulence et de résistance aux antibiotiques. Cet aspect est encore très peu documenté dans la littérature. Nous avons choisi le microbiote intestinal du nématode Caenorhabditis elegans comme modèle pour étudier les impacts de la dynamique du microbiote sur son hôte ainsi que la dynamique des HGTs et leurs conséquences au sein d'un microbiote. Des travaux récents ont montré que le nématode Caenorhabditis elegans héberge un microbiote intestinal complexe, contenant plusieurs Gammaproteobacteria et Bacteroidota, de la même manière que chez l'Homme. Dans notre étude, nous utilisons la communauté CeMBio, un microbiote naturel simplifié composé d'une communauté de douze souches bactériennes, facilement cultivables et capables de coloniser l'intestin du nématode. Grâce à sa facilité de culture, à son cycle de vie court, à sa transparence, et au fait qu'il soit bactérivore, C. elegans est un organisme de choix pour établir des microbiotes bien caractérisés et contrôlables de différentes compositions. Il s'agit donc d'un modèle pertinent pour mieux comprendre les interactions hôte-microbiote, en particulier la relation entre la composition du microbiote et la santé de l'hôte, mais aussi pour élargir nos connaissances sur la plasticité et la dynamique des génomes bactériens, qui restent limitées dans le contexte pertinent de communautés bactériennes complexes. Ainsi, à partir de la communauté CeMBio, nous avons généré des " microbiotes simplifiés " avec des compositions variées afin d'évaluer leurs effets sur plusieurs traits physiologiques du ver : longévité, croissance de la population, résistance aux pathogènes, comportement. En parallèle, nous avons quantifié le taux de colonisation et identifié les niches écologiques des souches dans l'intestin. Ces données nous ont permis de mieux comprendre les interactions bactériennes et leurs effets sur l'hôte. Grâce à cette approche, nous avons découvert qu'une espèce du microbiote intestinal de C. elegans, du genre Lelliottia, semble être un pathobionte pour le ver. Selon le contexte, sa présence peut être bénéfique/neutre ou délétère pour C. elegans. Par exemple, la diversité et la composition du microbiote influence son impact sur la longévité du ver. Son abondance dans l'intestin semble également modulée par les autres bactéries, et corrélée à la longévité de l'hôte. Ce travail, en combinaison avec de nombreux outils que nous avons développés, constitue la base de l'une des perspectives majeures de ce projet, qui est d'utiliser C. elegans et les microbiotes précédemment caractérisés comme modèle pour étudier les HGTs au sein de communautés bactériennes naturelles complexes. Un des objectifs est de mieux comprendre les facteurs influençant la propagation des gènes de virulence et de résistance aux antibiotiques dans ces communautés (composition du microbiote, interactions hôte-microbiote, antibiotiques, température, ...).