Analyse lipidomique globale et non-biaisée comme outil pour la découverte de nouveaux immunomodulateurs potentiels de Mycobacterium tuberculosis
- Mickova, Tamara (2024)
Thèse de doctorat
Accès restreint
- Type de document
- Thèse de doctorat
- Diffusion
- Accès restreint
- Titre
- Analyse lipidomique globale et non-biaisée comme outil pour la découverte de nouveaux immunomodulateurs potentiels de Mycobacterium tuberculosis
- Auteur
- Mickova, Tamara
- Date de soutenance
- 2024-12-11
- École doctorale
- Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
- Structure de recherche
- Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), UMR 5089
- Discipline
- Biologie structurale et fonctionnelle
- Sujet
- Sciences du vivant
- Résumé en français
- Mycobacterium tuberculosis (Mtb) reste l'un des agents pathogènes humains les plus efficaces et les plus persistants, en grande partie grâce à ses mécanismes sophistiqués d'évasion aux réponses immunitaire de l'hôte. L'élucidation des interactions entre Mtb et son hôte est cruciale pour le développement de nouveaux outils antituberculeux. Un élément essentiel de la stratégie de survie du bacille est sa capacité à produire un large éventail (glyco)lipides, qui jouent un rôle central dans les interactions hôte-pathogène. Ces molécules sont capables de réguler les réponses immunitaires innées et adaptatives de différentes manières, en agissant en tant que motifs moléculaires associés aux agents pathogènes, antigènes de lymphocytes T ou facteurs de virulence. Cependant, la littérature actuelle ainsi que nos données préliminaires suggèrent que d'autres lipides, produits in vitro ainsi que lors d'une infection, restent à être identifier. En effet, les premiers jeux de données de lipidomique globale ont mis en évidence plusieurs signaux non attribués. De plus, le métabolisme du bacille est remodelé en réponse au stress, ce qui suggère que des lipides spécifiques sont probablement produits dans ces conditions. Dans ce contexte, mon projet de thèse avait deux objectifs principaux ; 1. Mettre en évidence de nouveaux lipides potentiels en utilisant une approche lipidomique globale, 2. Caractériser la nature/structure et les propriétés biologiques de ces molécules. Tout lipide nouvellement identifié est un immunomodulateur potentiel et peut donc inspirer de nouvelles stratégies anti-tuberculeuses. Nous avons donc généré des jeux de données de lipidomique en utilisant une méthode de chromatographie en fluide supercritique couplée à un spectromètre de masse (ESI)-Q-Tof ((ionisation electrospray)-Quadrupole-Temps de vol), développée pour l'analyse de mélanges lipidiques complexes. Nous avons effectué une analyse globale et non biaisée des extraits lipidiques totaux de mycobactéries de virulence variable et cultivées dans différentes conditions - classiques ou de stress. Nous cherchions ainsi à mettre en évidence de nouveaux lipides potentiels produits soit par une souche spécifique, soit dans certaines conditions. Nous avons mis en évidence un certain nombre de signaux non annotés pouvant représenter de nouvelles molécules lipidiques mycobactériennes. Les lipides que nous avons choisis de caractériser ont été sélectionnés sur la base de plusieurs critères, notamment une détection reproductible, les caractéristiques du spectre de masse (intensité du signal, détection de variants d'acylation) et leur profil de fragmentation. Deux candidats ont été choisis pour une purification par chromatographie à partir d'un extrait lipidique total. Il a été détecté que ces deux molécules étaient produites par toutes les souches étudiées (virulentes et non virulentes) cultivées en milieu liquide in vitro. Nous avons développé une stratégie de purification de ces molécules. Les quantités obtenues sont actuellement faibles mais ont permis de réaliser de premières analyses par RMN et MS/MS fournissant des informations structurales préliminaires sur les éléments constitutifs des molécules. Nous nous sommes désormais engagés dans la purification à plus grande échelle afin d'obtenir les quantités nécessaires pour i) réaliser des analyses complémentaires pour une caractérisation structurale détaillée, ii) initier l'étude des propriétés des molécules sur les fonctions du macrophage. La lipidomique globale et non biaisée reste un défi dans le domaine de la recherche sur les mycobactéries dû au manque de bases de données et de procédure bioinformatique efficace. Malgré cela, nous avons réussi à exploiter les ressources existantes et mis en évidence un ensemble de candidats prometteurs, ouvrant la voie à de futures recherches qui permettront d'élargir nos connaissances du répertoire des molécules immunomodulatrices produites par Mtb.
- Résumé en anglais
- Mycobacterium tuberculosis (Mtb) remains one of the most successful and persistent human pathogens, largely due to its sophisticated mechanisms of host immune evasion. The elucidation of the crosstalk between M. tuberculosis and its host during infection is crucial for development of new anti-TB tools. A critical component of Mtb's survival strategy is its ability to produce a diverse array of (glyco)lipid families, which play pivotal roles in host-pathogen interactions during infection. These molecules are capable to regulate innate and adaptive immune responses, in different ways, by acting as pathogen-associated molecular patterns, T-cell antigens, or virulence factors. However, current literature together with our preliminary data suggest that additional lipids produced in vitro as well as during infection remain to be discovered. Indeed, datasets acquired through global lipidomic analysis highlighted several unassigned signals. In addition, Mtb metabolism is remodelled in response to stress, which supports that specific lipids are likely produced in these conditions. In this context, the presented project had two main aims; 1. To highlight new potential lipids employing global lipidomic approach, 2. To characterize the nature/structure and biological properties of these molecules. Any newly identified lipid is a potential immunomodulator contributing to host-pathogen interactions, which might inspire new anti-TB vaccine or therapeutic strategies. We therefore generated lipidomic datasets using the method of Supercritical Fluid Chromatography coupled to (Electrospray Ionization)-Quadrupole-Time-Of-Flight-Mass Spectrometer developed for the analysis of complex lipid mixtures. We performed comprehensive global and unbiased analysis of lipidomes of mycobacteria of varying virulence and cultured under different conditions - stress or regular conditions. We seek to highlight new potential lipids that are produced either by specific strain or in certain condition. We highlighted number of unannotated signals that may represent new mycobacterial lipid molecules. Lipids of interest for downstream characterization were selected based on several criteria, including reproducible detection, mass spectrum characteristics (intensity, acylforms) and fragmentation profile. Two candidates were chosen for purification from total lipid extract using chromatography. Both molecules were detected to be produced by all studied strains (virulent and avirulent) cultured in in vitro broth cultures. We have developed a strategy for purifying these molecules. The quantities obtained are currently low but have made it possible to carry out initial analyzes by NMR and MS/MS providing preliminary structural information on the molecules building blocks. We have now engaged in larger-scale purification in order to obtain the quantities necessary for i) carrying out additional analyses for a detailed structural characterization, ii) initiating the study of the molecules properties on macrophages functions using different bioassays set up in the laboratory. Global and unbiased lipidomics remains challenging in the context of mycobacterial research due to lack of specialized bioinformatic tools, databases or automated software. Despite this, we managed to exploit existing resources to highlight a set of promising candidates, paving the way for future investigations that should expand our knowledge of the repertoire of immunomodulatory molecules produced by Mtb.
- Numéro national de thèse
- 2024TLSES318
- Date de publication
- 2025-06-19T13:01:07
Citation bibliographique
Mickova, Tamara (2024), Analyse lipidomique globale et non-biaisée comme outil pour la découverte de nouveaux immunomodulateurs potentiels de Mycobacterium tuberculosis [Thèse de doctorat]