Type de stage et durée
Masters M1 et/ou M2
Dates / durée
Date limite de candidature 15 janvier 2026
Période de stage flexible : entre janvier et juillet 2026
Contexte
L’un des principaux défis du développement des thérapies par modulation ultrasonore est de concevoir des protocoles cliniques efficaces permettant d’utiliser les ultrasons focalisés à des niveaux d’énergie suffisamment bas pour minimiser les effets indésirables. Des travaux récents sur la stimulation neuronale via des canaux ioniques ont mis en lumière certains effets des ultrasons focalisés de faible puissance (UFFP), mais ces effets bioacoustiques restent largement méconnus. Nos recherches actuelles visent à valider ce nouveau concept thérapeutique basé sur l’utilisation des UFFP pour moduler le transport membranaire, en prenant comme modèle l’étude des porines bactériennes impliquées dans la résistance aux antibiotiques chez Escherichia coli. Les porines OmpF et OmpC jouent un rôle essentiel dans la régulation de la perméabilité sélective de la membrane externe, notamment en permettant le passage de petites molécules hydrophiles dont de nombreux antibiotiques de taille inférieure à 600 Daltons. Ces canaux ne sont pas répartis uniformément dans la membrane, mais organisés en îlots où ils interagissent fortement les unes avec les autres. Le pore de OmpF (ainsi que celui de OmpC) comporte une boucle L3 au centre au canal, très conservée chez les bactéries à Gram négatif, dont les changements de conformation par des mouvement de basculement ultrarapides régulent l’ouverture et la fermeture du pore. Notre hypothèse est que les UFFP agiraient sur cette boucle, ce qui nous a conduit à construire des vecteurs exprimant des porines sauvages ou mutantes, incluant des mutations ponctuelles ou des délétions partielles voire totales de la boucle L3.
Objectif
L’objectif de ce projet de stage est de démontrer, à l’aide de mesures in vitro et in vivo, l’impact des UFFP sur OmpF et OmpC d’E. coli. Ces porines permettent le passage de bêta-lactamines telles que la nitrocéfine vers le périplasme pour atteindre leurs cibles.
Missions
L’étudiant(e) appliquera des techniques de microbiologie, de biochimie des protéines membranaires et de biophysique. Il/elle sera responsable de coexprimer chez E. coli chaque porine, qu’elle soit sauvage ou mutée, en présence de l’enzyme β-lactamase TEM1. Ensuite, il/elle devra purifier les vésicules de la membrane externe (OMV) contenant les deux protéines (porine et β-lactamase), obtenues à partir des surnageants des cultures bactériennes. L’activité de chaque porine sera suivie directement in vitro en utilisant le substrat chromogène nitrocéfine. La diffusion de cet antibiotique dans les OMV sera mesurée grâce à l’hydrolyse effectuée par l’enzyme β-lactamase encapsulée à l’intérieur. Ce système de transport sera ensuite soumis aux UFFP en testant différents paramètres acoustiques (fréquence et puissance).
Une approche complémentaire sera également appliquée in vivo sur des cellules bactériennes. Dans un premier temps, il sera nécessaire de construire une souche d’E. coli préalablement délétée des porines OmpF, OmpC et TolC, de manière à obtenir une souche dépourvue de ses principaux systèmes d’influx et d’efflux correspondants. Dans un second temps, la porine d’intérêt sera introduite dans cette souche afin d’évaluer spécifiquement sa modulation en présence de deux antibiotiques : la nitrocifine, ainsi que la céfoxitne, un véritable antibiotique présentant une CMI très faible et un passage particulièrement dépendant des porines. Cette étude devrait permettre de développer des outils biologiques et médicaux plus précis et spécifiques basés sur les ultrasons.
En complément de ce travail expérimental, des études in silico seront conduites en collaboration étroite avec une doctorante pour analyser les porines OmpF et OmpC. Ces travaux viseront à obtenir une compréhension détaillée des différents mutants ainsi que de leur comportement dynamique. En premier lieu, des simulations de dynamique moléculaire seront réalisées sur un système composé d’une porine sauvage ou mutée placée dans une bicouche lipidique naturelle ou artificielle (DOPC), en présence de la nitrocéfine. En second lieu, l’impact des ultrasons sera évalué par simulations de dynamique moléculaire pour les différents systèmes en absence et présence de l’antibiotique. Les études seront menées à l’échelle tout-atome pour la calibration puis à l’échelle gros-grains afin d’accéder à un meilleur échantillonnage. Cette étude sera parmi les premières à examiner cet effet des ultrasons sur un système protéine-membrane en collaboration avec Prof. Catherine Etchebest.
Compétences
- Formation de niveau Master 2 en biologie, biophysique ou domaine équivalent.
- Expérience expérimentale : mise en place de protocoles, mesures et acquisition des données.
- Bonne connaissance de l’anglais scientifique (lecture et rédaction).
- Connaissances en dynamique en moléculaire et/ou en acoustique (appréciées).
Rémunération
Gratification légale de stage mensuelle + remboursement partiel d’un titre de transport mensuel (environ 600€/mois selon la révision du coût horaire en janvier 2026 et des jours travaillés).
Contacts
Houssain Benabdelhak maître de conférences en Biochimie-Microbiologie à Sorbonne Université
houssain.benabdelhak[at]sorbonne-universite.fr
Nicolas Taulier, DR2-CNRS Biophysicien
nicolas.taulier[at]sorbonne-universite.fr
Déhélia Chettouf, doctorante en 2ème année de thèse en biophysique au LIB (sur le même sujet).
dehelia.chettouf[at]sorbonne-universite.fr
