Thèse Ecologie Évolutive des Plasmides et Circulation des Résistances Antibiotiques à l'Échelle d'Un Territoire Hydrologique Urbanisé. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : HSM - Hydrosciences Montpellier Direction de la thèse : Estelle JUMAS BILAK ORCID 000900049373064X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 La résistance aux antibiotiques est une crise sanitaire mondiale, responsable d'environ 5 millions de décès en 2019. L'émergence de bactéries multirésistantes, notamment celles résistantes aux carbapénèmes, constitue une menace majeure, en particulier en particulier pour le traitement des infections sévères. Cependant, ces bactéries ne se limitent pas aux patients et évoluent aussi dans les environnements aquatiques, où elles peuvent acquérir et transmettre des gènes de résistance via des plasmides conjugatifs. Ces éléments génétiques mobiles facilitent le transfert horizontal des résistances entre bactéries et entre milieux. Une étude menée dans la métropole de Montpellier a permis de constituer une collection de 6000 souches bactériennes résistantes aux carbapénèmes, isolées d'eaux souterraines, de rivière urbaine, d'eaux usées municipales et hospitalières et d'environnement hospitalier. L'analyse du génome complet de 500 de ces souches a révélé des plasmides et des bactéries potentiellement impliqués dans la propagation des résistances entre différents environnements aquatiques plus ou moins anthropisé et plus ou moins exposants pour les populations humaines. Certains génomes montrent plusieurs gènes de carbapénémases portés par différents plasmides conjugatifs ou mobilisables.
Cette thèse vise à caractériser les associations entre ces plasmides et leurs bactéries hôtes, en étudiant leur phénotype, leur succès écologique et leur potentiel évolutif. Pour cela, des expériences mesureront le taux de conjugaison des plasmides, leur nombre de copies par cellule, leur stabilité à court terme et les niveaux de résistance aux antibiotiques. La question de la redondance fonctionnelle dans des souches/génomes portant plusieurs plasmides sera posée. Une analyse des coûts et bénéfices liés au port des plasmides sera réalisée grâce à des tests de fitness compétitive en laboratoire et dans des conditions environnementales proches du milieu d'origine. Un volet d'évolution expérimentale permettra d'examiner comment certaines associations bactéries-plasmides évoluent dans le temps. L'accent sera mis sur l'évolution compensatoire atténuant le coût du port du plasmide, la stabilité des associations et les mutations génétiques associées.
Les résultats attendus permettront de mieux comprendre les dynamiques de transfert des résistances aux antibiotiques dans divers environnements aquatiques d'un territoire et d'identifier les facteurs favorisant la dissémination des plasmides résistants, contribuant ainsi à une meilleure évaluation des risques liés à l'AMR. Ce sujet de thèse s'inscrit dans le contexte général de la résistance aux antibiotiques dans l'environnement et localement, dans le système d'observation RABLez (Résistance aux antibiotiques dans le bassin du Lez) et à la suite du projet WATERISK (financé jusqu'en 2027 par EXPOSUM). Cette thèse bénéficiera donc de toute l'information éco-épidémio-génomique déjà acquise et permettra de tester expérimentalement le rôle de certains plasmides dans la diffusion locale des résistances aux carbapénèmes. Le/la doctorant(e) sera en interaction directe les deux équipes porteuses du projet WATERISK. Les objectifs de cette thèse seront de caractériser les associations entre plasmides et souches bactériennes identifiés comme navette potentielles dans des environnements hydriques, en termes de phénotype, de succès écologique et de potentiel évolutif. Plus précisément, pour les plasmides identifiés, leur taux de conjugaison vers les souches hôtes réceptrices potentielles sera mesuré, le nombre de copies de plasmide sera établi dans chaque hôte et la stabilité à court terme des associations obtenues sera évaluée. Ces associations seront également caractérisées en termes de phénotypes de résistance (concentration minimale inhibitrice, concentration minimale sélective). Une analyse de la balance entre coûts et avantages de porter le plasmide sera conduite grâce à des mesures de fitness compétitive en environnement « de laboratoire » mais également en environnement le plus proche possible des environnements dans lesquels plasmides et bactéries ont été isolés. Finalement, le potentiel évolutif de certaines des associations bactéries-plasmides sera analysé par une approche d'évolution expérimentale, suivie de la caractérisation des lignées évoluées. Nous nous intéresserons en particulier au potentiel d'évolution compensatoire (compensant le coût de porter un plasmide), à l'évolution de la stabilité de l'association bactérie-plasmide, à la redondance fonctionnelle dans des souches/génomes portant plusieurs plasmides et à l'identification des changements génomiques sous-jacents. Les résultats seront interprétés dans un contexte d'évaluation des risques infectieux liés à l'AMR dans l'environnement. Les travaux de cette thèse seront essentiellement expérimentaux et utiliseront des techniques de microbiologie classique (culture bactérienne, courbes de croissance, antibiogramme, détermination de CMI, conjugaison sur membrane). Ils s'appuieront également sur une approche d'évolution expérimentale suivi de séquençage de génomes complets et donc l'utilisation de méthodes de génomique bactérienne. Enfin, l'analyse des résultats utilisera les méthodes statistiques les plus appropriées dans chaque cas.

Le/la doctorant(e) devra avoir un master en microbiologie ou en épidémiologie moléculaire ou en biologie évolutive. Des compétences en microbiologie expérimentale sont indispensables et des compétences en biologie évolutive ou en épidémiologie des maladies infectieuses seraient très appréciées. Des connaissances en statistiques seront un atout.