NOVEL GENOME-WIDE TRANSCRIPTOMIC APPROACHES TO CHALLENGE CANDIDA ALBICANS-HOST INTERACTIONS

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Serval ID
serval:BIB_1DD12EAD9E8E
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
NOVEL GENOME-WIDE TRANSCRIPTOMIC APPROACHES TO CHALLENGE CANDIDA ALBICANS-HOST INTERACTIONS
Author(s)
MARTINS AMORIM VAZ Sara Virginia
Director(s)
Sanglard Dominique
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Address
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Publication state
Accepted
Issued date
2017
Language
english
Abstract
Candida albicans is a commensal of human mucosae, but also one of the most common human fungal pathogens. Systemic infections caused by this fungus, especially in immunocompromised patients, entail fatality rates as high as 50% despite the available treatments. To improve this situation, the processes through which C. albicans adapts and causes disease in distinct host niches need to be fully understood. Régulation of gene expression is central to these processes. In this work, the transcription régulation in C. albicans was investigated during infection by two différent routes. First, transcription regulators implicated in C. albicans virulence and infectivity were searched for by screening a collection of mutants in two models of systemic infection using mice and larvae of the insect Galleria mellonella. MBF1, a putative transcription coactivator, was revealed as a novel C. albicans gene necessary for virulence. This work also helped characterize G. mellonella as a useful mini-host model that allows identifying mutants with strong virulence defects while reducing the number of mice that need to be used. Second, a novel and innovative method based on RNA capture was developed that allowed direct analysis of transcription régulation in C. albicans during systemic infection of the two models, mice and G. mellonella, at early and late stages of systemic infection and with an unprecedented resolution. This work revealed a transcriptomic signature of systemic infection for C. albicans composed of over 1000 genes. Of these genes, 10% are still of unknown function, and their future study could reveal new players in the virulence of this pathogen. This capture method was further used to study C. albicans gene expression during oropharyngeal candidiasis, which revealed that several systemically relevant processes were also activated during mucosal infection including iron homeostasis, host cell adherence and biofilm formation. Finally, the function of MBF1 was investigated both in vivo using the RNA capture strategy and in vitro. MBF1 was involved in the régulation of several genes with a rôle in response to stress, including nutritional stress. In particular, MBFl was necessary for résistance to amino acid starvation, as was GCN4, the master regulator of amino acid biosynthesis. In addition, and contrary to previous studies, GCN4 was also shown to be necessary for virulence in the mice and G. mellonella models of systemic infection. These findings shed light on the importance of control of amino acid biosynthesis for C. albicans virulence, which in turn reveal that limitation of amino acid availability is an important stress that C. albicans has to face and overcome in the systemic environment.
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Candida albicans est un champignon commensal des muqueuses humaines, mais il est aussi un des plus fréquents pathogènes fongiques chez l'humain. Les infections systémiques causées par ce pathogène atteignent des taux de mortalité de 50%, et ceci malgré les traitements existants. Pour améliorer cette situation, il est essentiel de comprendre les mécanismes qui permettent à C. albicans de s'adapter à différents environnements dans l'hôte. Parmi ces mécanismes, la régulation de l'expression des gènes est centrale. Dans ce travail, la régulation de la transcription chez C. albicans a été étudiée par deux approches différentes. Premièrement, une collection de mutants de C. albicans pour des facteurs de transcription a été examinée dans deux modèles d'infection systémique, la souris et la larve de G. mellonella. MBF1 a été identifié comme un nouveau gène impliqué dans la virulence de C. albicans. Ce travail a aussi démontré l'utilité de G. mellonella comme un modèle mini-hôte permettant l'identification de mutants avec de forts défauts de virulence, permettant la réduction du numéro de souris utilisées. Deuxièmement, une méthode novatrice a été développée, basée sur la capture d'ARN, qui a permis l'analyse directe de la régulation de la transcription chez C. albicans lors des étapes précoces et tardives de l'infection systémique des deux modèles, souris et G. mellonella, avec une résolution sans autre précédent. Ce travail a révélé une signature transcriptomique d'une infection systémique pour C. albicans composée de plus de 1000 gènes. De ces gènes, 10% sont toujours d'une fonction inconnue, et leur étude future pourrait révéler de nouveaux acteurs dans la virulence de ce pathogène. Cette méthode de capture a été également utilisée pour étudier chez C. albicans l'expression de gènes lors d'une candidose oropharyngée chez la souris, révélant que plusieurs processus importants dans l'infection systémique sont également activés lors d'une infection muqueuse, comme l'homéostasie du fer, l'adhésion aux cellules hôte et la formation de biofilm. Finalement, la fonction de MBF1 a été étudiée in vivo, en utilisant cette stratégie de capture d'ARN, ainsi qu'/'/i vitro. Ce facteur a été impliqué dans la régulation de plusieurs gènes ayant un rôle en réponse au stress, y compris le stress nutritionnel. En particulier, nous avons montré que MBF1 est nécessaire pour la résistance à la carence en acides aminés, tout comme l'est d'ailleurs GCN4, le régulateur principal de la biosynthèse des acides aminés. En outre, et contrairement à certains travaux publiés, GCN4 a également été démontré comme étant nécessaire à la virulence dans des modèles d'infection systémique comme la souris et la larve G. mellonella. Ces résultats soulignent l'importance du contrôle de la biosynthèse des acides aminés pour la virulence de C. albicans, ce qui, à son tour, révèle que la disponibilité des acides aminés est un stress important que C. albicans doit surmonter dans l'environnement de l'hôte.

Create date
06/03/2018 8:41
Last modification date
20/08/2019 12:54
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