Identification and characterization of mediators of fluconazole tolerance in Candida albicans

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Etat: Public
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Licence: Non spécifiée
ID Serval
serval:BIB_8F7CFB67F3DF
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Institution
Titre
Identification and characterization of mediators of fluconazole tolerance in Candida albicans
Auteur(s)
DELARZE Eric
Directeur(s)
Sanglard Dominique
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2019
Langue
anglais
Résumé
Candida spp. are major human pathogens and a major issue in intensive care units around the world. Candida infections have a high mortality rate despite the use of antifungal treatments. One cause of these therapeutic failures is the acquisition of mutations in the fungus leading to antifungal resistance. In the case of the fungistatic azole drug fluconazole (FLC), the mechanisms of resistance have been extensively studied in the past. However, some clinical isolates are known to be able to survive at high FLC concentrations without acquiring resistance mutations. This phenomenon is attributed to antifungal tolerance. Mechanisms behind FLC tolerance are still understudied, mainly due to the lack of proper way to identify and quantify tolerance between isolates. In this study, we first attempted to better define and characterize antifungal tolerance in Candida albicans by establishing a convenient quantification method and proposing thresholds allowing a better discrimination of tolerance between isolates. Next, we implemented this method and definition in order to identify mediators of tolerance using a collection of approximatively 580 doxycycline-dependent overexpression (OE) C. albicans strains, each of which overexpressing a specific C. albicans gene. By pooling the whole collection and maintenance under FLC pressure, we were able to enrich the pool in FLC-tolerant strains which were further characterized. Among tested strains, three of them, overexpressing either CRZ1, GZF3 or YCK2 resulted in an increased FLC tolerance in presence of doxycycline. However, only the CRZ1 and GZF3 OE strains reached the threshold of tolerance. These two genes were further confirmed to be involved in FLC tolerance as their deletion in known tolerant clinical isolates resulted in a decrease of tolerance. Furthermore, we showed that Gzf3 was likely acting downstream of Crz1 since CRZ1 OE in absence of GZF3 resulted in an increased tolerance, which was not the case of GZF3 OE in absence of CRZ1. In addition, using a transcriptomic approach, we showed that CRZ1 might play a role in the tolerance of clinical isolates as it was overexpressed as compared to the wild type susceptible strain SC5314 in presence of FLC. Overall, this study allowed a better definition of tolerance and gave new insights of the mechanisms behind this phenomenon. This study established novel approaches for the identification of genetic mediators of tolerance as well as a convenient testing of tolerance in large strain collections.
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Les espèces Candida sont des pathogènes humain importants et un problème majeur dans les unités de soins intensifs du monde entier. Les infections à Candida possèdent un taux de mortalité élevé malgré la présence de traitements antifongiques. L'une des causes de ces échecs thérapeutiques est l'acquisition de mutations conduisant à une résistance aux antifongiques. Dans le cas du fluconazole (FLC), les mécanismes de résistance ont été largement étudiés dans le passé. Cependant, certains isolats cliniques sont capables de survivre à des concentrations élevées de FLC sans acquérir ou développer de résistance ; un phénomène connu sous le nom de tolérance. Les mécanismes à l'origine de la tolérance au FLC sont encore peu étudiés, principalement en raison de l'absence de méthode appropriée pour identifier et quantifier la tolérance. Dans cette étude, nous avons d’abord essayé de mieux définir et caractériser la tolérance en proposant une méthode de quantification et des seuils appropriés permettant une meilleure discrimination entre isolats. Puis, nous avons utilisé cette méthode et définition afin d’identifier de nouveaux médiateurs de la tolérance à l’aide d’une collection d’environ 580 souches, chacune surexprimant un gène spécifique en présence de doxycycline (Dox). En regroupant la totalité de la collection en une seule population et en maintenant une sélection en présence de de FLC, nous avons pu enrichir la population en souches résistantes et/ou tolérantes. Après analyse de ces dernières, trois d'entre elles, surexprimant CRZ1, GZF3 et YCK2, respectivement, ont montré une tolérance accrue en présence de Dox et de FLC. Cependant, seules les souches surexprimant CRZ1 et GZF3 ont atteint notre limite inférieure de tolérance. En délétant ces gènes dans des isolats cliniques tolérants, nous avons pu confirmer leurs rôles dans ce phénotype, démontrer par la perte de tolérance découlant de ces délétions. Gzf3 fût aussi déterminé comme se trouvant en aval de Crz1 dans la réponse au FLC, comme la surexpression de CRZ1 en l'absence de GZF3 entraînait une augmentation de la tolérance, ce qui n'était pas le cas de GZF3 en l'absence de CRZ1. Finalement, utilisant une approche transcriptomique, nous avons démontré que CRZ1 pouvait jouer un rôle dans la tolérance des isolats cliniques, celui-ci étant surexprimé par rapport à la souche sauvage SC5314 en présence de FLC. En résumé, cette étude a permis de donner une meilleure définition au phénomène de tolérance, tout en proposant de nouveaux médiateurs de cette réponse au FLC. Cette étude a aussi permis le développement de nouvelles approches, tant pour l’identification de médiateurs génétiques de la tolérance que pour l’identification de souches tolérantes en utilisant de larges collections de souches.
Création de la notice
30/08/2019 13:49
Dernière modification de la notice
23/09/2019 8:14
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