Thèse Déterminants de la Pathogénèse et Optimisation Thérapeutique de la Nocardiose Cérébrale H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : CIRI - CENTRE INTERNATIONAL DE RECHERCHE EN INFECTIOLOGIE Direction de la thèse : Oana DUMITRESCU ORCID 1437000181931437 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 La nocardiose cérébrale est l'une des formes les plus graves de l'infection à Nocardia, associée à une mortalité élevée et à un risque important de rechute malgré des traitements prolongés. Après une contamination initiale le plus souvent pulmonaire, Nocardia peut disséminer vers le système nerveux central, mais les mécanismes microbiologiques et cellulaires impliqués dans ce tropisme cérébral restent mal compris. Par ailleurs, la prise en charge thérapeutique demeure complexe, en partie en raison du caractère facultativement intracellulaire de Nocardia, capable de persister au sein des macrophages et des cellules microgliales.
Ce projet de thèse vise à développer une approche intégrée combinant microbiologie clinique, génomique bactérienne, modèles cellulaires pertinents et pharmacologie des antibiotiques, afin de mieux comprendre la pathogenèse de la nocardiose cérébrale et d'identifier des leviers d'optimisation thérapeutique.
Le premier axe sera consacré à l'identification des déterminants du tropisme cérébral. Il reposera sur l'analyse épidémiologique des souches cliniques responsables d'atteintes du système nerveux central, comparées à des souches extracérébrales. Des approches de génomique comparative et d'analyse pangénomique (GWAS bactérienne) permettront d'identifier des signatures génétiques associées à l'atteinte cérébrale. Les hypothèses issues de ces analyses seront explorées fonctionnellement dans des modèles cellulaires d'infection, incluant des macrophages et des cellules microgliales humaines, afin d'évaluer les capacités d'internalisation, de survie et de réplication intracellulaire des souches.
Le second axe portera sur l'évaluation de l'efficacité intracellulaire des antibiotiques utilisés dans la nocardiose cérébrale. L'activité antibactérienne sera étudiée à l'aide de déterminations de concentrations minimales inhibitrices intracellulaires (CMI intracellulaires) dans des modèles cellulaires infectés. Des dosages d'antibiotiques intracellulaires pourront compléter cette approche afin d'explorer le lien entre accumulation intracellulaire et efficacité. Le rôle des mécanismes d'efflux sera également étudié par l'utilisation d'inhibiteurs de pompes d'efflux et par l'analyse de l'expression des pompes connues au cours de l'infection.
Ce travail devrait permettre d'améliorer la compréhension des mécanismes de dissémination cérébrale de Nocardia, d'identifier des facteurs associés aux échecs thérapeutiques et de fournir des bases mécanistiques pour une optimisation des stratégies de traitement de cette infection rare mais sévère. Les bactéries du genre Nocardia sont des actinobactéries environnementales responsables d'infections opportunistes graves, survenant principalement chez des patients immunodéprimés. Après une contamination initiale par voie respiratoire, souvent paucisymptomatique, Nocardia peut disséminer par voie hématogène vers différents organes, en particulier le système nerveux central (SNC). La nocardiose cérébrale constitue la forme la plus sévère de l'infection, associée à une mortalité élevée et à un risque important de rechute, malgré des traitements prolongés.
À ce jour, les mécanismes expliquant le tropisme cérébral de certaines espèces ou souches de Nocardia restent mal compris. Toutes les souches ne présentent pas la même capacité à disséminer et persister dans le tissu cérébral ou à interagir avec les cellules résidentes du cerveau, suggérant l'existence de déterminants microbiologiques spécifiques. Par ailleurs, la prise en charge thérapeutique de la nocardiose cérébrale représente un défi majeur. Les traitements reposent sur des antibiothérapies longues, souvent limitées par leur toxicité et parfois associées à des échecs ou des rechutes.
Un élément clé susceptible de contribuer à ces échecs est le caractère facultativement intracellulaire de Nocardia. La bactérie est capable de survivre et de se multiplier au sein des macrophages et, potentiellement, des cellules microgliales du cerveau. Dans ce contexte, l'efficacité des antibiotiques dépend non seulement de leur activité in vitro, mais également de leur capacité à atteindre et à maintenir des concentrations efficaces dans le compartiment intracellulaire.
Cette thèse propose une approche intégrée combinant microbiologie clinique, génomique bactérienne, modèles cellulaires pertinents et pharmacologie des antibiotiques afin de mieux comprendre la pathogenèse de la nocardiose cérébrale et d'optimiser la stratégie thérapeutique. Le projet de thèse s'articule autour de deux axes complémentaires :
1.Identifier les déterminants microbiologiques et cellulaires impliqués dans la pathogenèse de la nocardiose cérébrale
2.Évaluer l'efficacité intracellulaire des antibiotiques et ses implications thérapeutiques dans la nocardiose cérébrale
Axe 1 - Déterminants de la pathogenèse et du tropisme cérébral des nocardioses
1. Épidémiologie des souches responsables d'atteintes cérébrales
Dans un premier temps, une analyse descriptive sera menée sur une large collection de souches cliniques de Nocardia, afin de caractériser les espèces et complexes d'espèces les plus fréquemment impliqués dans les abcès cérébraux. Cette distribution sera comparée à celle observée dans les infections extracérébrales (pulmonaires, cutanées ou disséminées sans atteinte du SNC), afin d'identifier des associations spécifiques avec l'atteinte cérébrale.
2. Comparaison génomique des souches cérébrales et extracérébrales
Les souches associées à une infection cérébrale seront comparées à des souches d'origine extracérébrale par séquençage du génome entier. Des analyses génomiques comparatives permettront d'identifier des différences potentielles en termes de gènes de virulence, de facteurs de survie intracellulaire, de résistance au stress oxydatif ou d'adaptation à des environnements spécifiques comme le tissu cérébral. Une approche d'association pangénomique (GWAS bactérienne) sera envisagée afin d'identifier des variants génétiques associées au tropisme cérébral. En comparant notamment des souches responsables d'infections pulmonaires isolées à celles ayant disséminé au cerveau, cette approche permettra de mettre en évidence des déterminants génétiques corrélés à la neuro-invasion.
3. Validation fonctionnelle dans des modèles cellulaires
Les hypothèses issues des analyses épidémiologiques et génomiques seront explorées fonctionnellement à l'aide de modèles cellulaires pertinents. Des modèles d'infection de macrophages pulmonaires et de cellules microgliales humaines permettront d'étudier les différences de phénotype entre souches cérébrales et extracérébrales, notamment en termes d'internalisation, de survie intracellulaire, de réplication et d'impact cytotoxique. Ces travaux contribueront à une meilleure compréhension des interactions hôte-pathogène spécifiques au cerveau.

Axe 2 - Évaluation de l'efficacité intracellulaire anti-Nocardia des antibiotiques
Malgré une activité in vitro documentée, certains antibiotiques utilisés dans la nocardiose cérébrale peuvent présenter une efficacité clinique incomplète. L'hypothèse centrale de cet axe est que ces échecs pourraient s'expliquer, au moins en partie, par une activité insuffisante dans le compartiment intracellulaire, en particulier au sein des macrophages et des cellules microgliales, qui constituent des niches importantes de persistance de Nocardia.
1. Détermination des CMI intracellulaires
L'activité intracellulaire des principales molécules antibiotiques utilisées dans la nocardiose sera évaluée à l'aide de techniques de détermination de concentrations minimales inhibitrices intracellulaires (CMI intracellulaires). Des modèles cellulaires infectés par des souches cliniques de Nocardia d'origine cérébrale et extracérébrale seront exposés à différentes concentrations d'antibiotiques. La survie bactérienne intracellulaire sera quantifiée afin d'établir des CMI intracellulaires spécifiques, à comparer aux CMI déterminées en milieu extracellulaire standard.
Cette approche permettra d'identifier d'éventuels écarts entre l'activité in vitro classique et l'efficacité réelle au sein des cellules hôtes, ainsi que des différences selon le type cellulaire étudié.
2. Analyse de l'accumulation intracellulaire des antibiotiques
En complément, lorsque cela sera pertinent, des dosages des concentrations intracellulaires d'antibiotiques pourront être réalisés afin d'explorer la relation entre accumulation intracellulaire et activité antibactérienne. Ces données contribueront à mieux comprendre les limites potentielles de certaines molécules à atteindre des concentrations efficaces au site réel de l'infection.
3. Rôle des mécanismes d'efflux dans l'activité intracellulaire
Le rôle des mécanismes d'efflux dans l'activité intracellulaire des antibiotiques sera exploré par l'utilisation d'inhibiteurs de pompes d'efflux, comme outils pharmacologiques, dans des modèles cellulaires infectés. En parallèle, une étude de l'expression des pompes d'efflux connues sera menée afin d'évaluer leur modulation au cours de l'infection. Cette approche permettra de mieux comprendre l'impact de l'efflux, bactérien et/ou cellulaire hôte, sur l'accumulation intracellulaire et l'efficacité des antibiotiques.

Le candidat devra être titulaire d'un master ou équivalent en sciences de la vie, microbiologie, infectiologie ou domaines apparentés. Une expérience préalable en expérimentation en laboratoire de niveau de sécurité biologique 2 (BSL2) est requise, incluant la manipulation de microorganismes. Des compétences en culture cellulaire et en modèles cellulaires d'infection seront fortement appréciées. Le candidat devra faire preuve de rigueur expérimentale, d'autonomie progressive, d'esprit critique et de capacités de travail en équipe.