Modelling the dynamics of Salmonella infection in the gut at the bacterial and host levels - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Poster Année : 2023

Modelling the dynamics of Salmonella infection in the gut at the bacterial and host levels

Modélisation de la dynamique de l'infection par Salmonella dans l'intestin au niveau de la bactérie et de l'hôte

Résumé

The human gut microbiota is a complex community of micro-organisms that interact within each other but also with their host. These interactions occur essentially at the metabolic level, building a commensal relationship between the host and its microbiota through beneficial exchanges, metabolic niches and competition for nutrients. Disruption of the balance can occur following perturbations such as infections by pathogens. Salmonella enterica Typhimurium is an example of pathogen which benefits from the host immune response and its consequences in the luminal environment in order to build a metabolic niche favourable to its own growth. In this work, we construct a tri-partite model of Salmonella's infection dynamics in the gut, by relying on genome-scale metabolic modelling. We model the cross-talk between the human epithelial cells, commensals represented by a butyrate-producing bacterium, and Salmonella, and reproduce the mechanisms of the infection by integrating constraint-based modelling predictions into a dynamic framework. Our results accurately predict the known metabolic interactions between the species and the important role of specific metabolites. Overall, our work paves the way to mechanistic and dynamic modelling of complex ecosystems that will help us better understanding the complex network of metabolic interactions between species.
Le microbiote intestinal humain est une communauté complexe de micro-organismes qui interagissent entre eux mais aussi avec leur hôte. Ces interactions se produisent essentiellement au niveau métabolique, établissant une relation commensale entre l'hôte et son microbiote par le biais d'échanges bénéfiques, de niches métaboliques et d'une compétition pour les nutriments. L'équilibre peut être rompu à la suite de perturbations telles que des infections par des agents pathogènes. Salmonella enterica Typhimurium est un exemple de pathogène qui profite de la réponse immunitaire de l'hôte et de ses conséquences dans l'environnement luminal afin de construire une niche métabolique favorable à sa propre croissance. Dans ce travail, nous construisons un modèle tripartite de la dynamique d'infection de Salmonella dans l'intestin, en nous appuyant sur une modélisation métabolique à l'échelle du génome. Nous modélisons les échanges entre les cellules épithéliales humaines, les commensaux représentés par une bactérie productrice de butyrate et Salmonella, et nous reproduisons les mécanismes de l'infection en intégrant les prédictions de la modélisation basée sur les contraintes dans un cadre dynamique. Nos résultats prédisent avec précision les interactions métaboliques connues entre les espèces et le rôle important de métabolites spécifiques. Dans l'ensemble, notre travail ouvre la voie à une modélisation mécaniste et dynamique d'écosystèmes complexes qui nous aidera à mieux comprendre le réseau complexe d'interactions métaboliques entre les espèces.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04183811 , version 1 (21-08-2023)

Licence

Paternité

Identifiants

  • HAL Id : hal-04183811 , version 1

Citer

Coralie Muller, Pablo Ugalde Salas, Rafael Kaempfer, Arie Wortsman, Simon Labarthe, et al.. Modelling the dynamics of Salmonella infection in the gut at the bacterial and host levels. ISMB/ECCB 2023 - 31st Annual Intelligent Systems For Molecular Biology and the 22nd Annual European Conference on Computational Biology, Jul 2023, Lyon, France. . ⟨hal-04183811⟩
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