Contexte & Enjeux : La propagation des gènes d’antibiorésistance (ARGs) représente une menace majeure pour la santé humaine. Au-delà des environnements cliniques, ces gènes circulent abondamment au sein des communautés bactériennes naturelles soumises à des stress antibiotiques d’origines diverses. Les ARGs sont principalement véhiculés par des plasmides, des éléments génétiques mobiles capables de circuler horizontalement entre bactéries d’une même espèce ou d’espèces différentes.
D’un point de vue évolutif, les plasmides ont leur propre trajectoire : extrêmement diversifiés, leurs interactions avec les hôtes bactériens s’étendent du parasitisme (coût métabolique exclusivement) au mutualisme (apport d’ARG protecteurs en situation de stress). Les plasmides sont eux-mêmes en compétition pour l’exploitation d’hôtes communs et font face aux systèmes d’immunité bactérienne (ex. CRISPR-Cas, Restriction-Modification). En d’autres termes, la propagation des ARGs relève d’une dynamique complexe de coévolution, en environnement fluctuant, entre les bactéries et les plasmides qui circulent dans les communautés bactériennes et entre les plasmides eux-mêmes.
Objectifs du stage : Ce projet mobilisera les théories et modèles développés en écologie évolutive et en écologie des communautés pour comprendre l’évolution conjointe des stratégies des bactéries et des plasmides en environnement fluctuant (régimes de stress antibiotique fluctuant).
En développant un modèle mathématique/informatique de dynamique évolutive, l’étudiant(e) testera une hypothèse novatrice : la réduction contrôlée de l’immunité bactérienne (immunodéficience) constitue-t-elle une stratégie adaptative. Il s’agira de déterminer sous quelles conditions l’abaissement des défenses immunitaires permet aux bactéries de capturer rapidement des plasmides de résistance protecteurs lors d’un stress, tout en maintenant un réservoir de cellules non infectées capable de ré-émerger lors des phases de répit.
Approche & Perspectives : Le travail de modélisation dégagera de nouvelles perspectives de recherche, en encourageant l’intégration des concepts issus de l’écologie dans l’étude de la propagation de l’antibiorésistance. Cette proposition sera renforcée par une articulation étroite avec d’autres approches développées en parallèle et relevant de la génomique comparative et de la génétique expérimentale.
Mots clefs: écologie évolutive des communautés; modélisation; bactéries; plasmides; antibiorésistance; immunité bactérienne; environnement fluctuant
Etablissement de rattachement: Université de Lyon 1, Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
Encadrement : Samuel Venner (enseignant-chercheur, univ Lyon 1, samuel.venner@univ-lyon1.fr), Emma Acacia (Doctorante/ATER, univ Lyon 1, emma.acacia@univ-lyon1.fr), Rémi Tuffet (Post-doctorant, Univ Paris-Sorbonne , remi.tuffet@sorbonne-universite.fr).
Profil recherché : bases solides ou intérêts très marqués pour les modèles mathématiques et numériques, l’écologie et l’évolution.
Pour candidater: Envoyer un CV, une lettre de motivation et une lettre de recommandation aux encadrants
Références sur ce thèmes de l’équipe encadrante:
Venner, S., Feschotte, C., & Biemont, C. (2009). Dynamics of transposable elements: towards a community ecology of the genome. Trends in Genetics, 25(7), 317-323.
Carvalho, G., Fouchet, D., … & Venner, S. (2020). Bacterial transformation buffers environmental fluctuations through the reversible integration of mobile genetic elements. Mbio, 11(2), 10-1128.
Tuffet, R., Carvalho, G., Godeux, A. S., Laaberki, M. H., Venner, S., & Charpentier, X. (2024). Manipulation of natural transformation by AbaR-type islands promotes fixation of antibiotic resistance in Acinetobacter baumannii populations. Proceedings of the National Academy of Sciences, , 121(39), e2409843121.
Tuffet, R., Acacia, E., Coluzzi, C., Charpentier, X., Koffel, T., & Venner, S. (2026). Ecological theory sheds light on plasmid diversity and dynamics. PLoS biology, 24(8), e3003918.
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