Reducing «Aspergillus fumigatus» virulence through targeted dysregulation of the conidiation pathway

The incidence of invasive fungal infections has risen dramatically in recent decades, with Aspergillus fumigatus being the most common cause of invasive mould disease in humans. This infection, termed invasive aspergillosis (IA), occurs when the conidia of A. fumigatus enter the lower airways of the human lung and germinate to form filamentous hyphae that invade lung tissues. IA occurs primarily in immunocompromised individuals and is associated with mortality rates of 30 to 95%, despite antifungal therapy. There exists an inverse relationship between conidiation and vegetative growth in A. fumigatus, where conidiation is rarely observed during an invasive infection of the human host, permitting the bulk of the fungal metabolic energy to remain directed towards vegetative growth. We therefore hypothesize that forced induction of conidiation during an infection will suppress A. fumigatus vegetative growth, impairing the ability of this organism to cause disease.To test this hypothesis, we expressed a key regulator of conidiation in A. fumigatus, brlA, under the control of a doxycycline-inducible promoter. Inducing expression of brlA was sufficient to force the inappropriate conidiation of A. fumigatus in vitro and high levels of brlA overexpression inhibited A. fumigatus vegetative growth. In an invertebrate model of IA, Galleria mellonella larvae infected with the inducible brlA overexpression (brlAI-OE) strain survived significantly longer in the presence of the inducer molecule doxycycline compared to untreated larvae. Similarly, in a mouse model of IA, mice treated with doxycycline were protected from infection with the brlAI-OE mutant, with reduced pulmonary fungal burden and a dose-dependent decline in mortality relative to untreated, infected controls.These findings provide proof-of-concept that targeted upregulation of brlA reduces A. fumigatus virulence in vivo, and that manipulation of the fungal life cycle is a potentially viable new antifungal target.Au cours des dernières décennies, la prévalence des infections fongiques à caractère invasif a considérablement augmenté, Aspergillus fumigatus étant à l'origine de la plupart d'entre elles chez l'humain. Cette infection, nommée aspergillose invasive (AI), survient quand une spore issue de la reproduction asexuée (ou conidie) pénètre dans les voies aériennes inférieures du poumon et germe en un hyphe filamenteux, lequel envahit ensuite le reste des tissus pulmonaires. L'AI se déclare principalement chez des individus immunodéficients; le taux de mortalité est alors de 30 à 95 %, malgré le recours à la thérapie antifongique disponible. Chez A. fumigatus il existe une relation inverse entre conidiation et croissance végétative: la conidiation étant rarement observée durant une AI, il est admis que cela permet au champignon de diriger la plus grande partie de son énergie métabolique vers sa croissance végétative. Nous avons donc formulé l'hypothèse selon laquelle forcer les hyphes végétatifs d'A. fumigatus à conidier durant une infection bloquera leur croissance, entravant ainsi le potentiel pathogénique de cet organisme.Afin de valider cette hypothèse, nous avons expressé brlA, un régulateur-clé de la conidiation dans A. fumigatus, sous le contrôle d'un promoteur inductible par la doxycycline. Ainsi qu'attendu, nous avons observé que l'induction de l'expression de brlA est suffisante pour induire la conidiation d'A. fumigatus in vitro dans des conditions normalement inhibitrices, et que la haute surexpression du gène inhibe complètement la croissance végétative. Dans un modèle invertébré d'AI, les larves de Galleria mellonella qui ont été infectées par notre souche inductible d'A. fumigatus (brlAI-OE) et traitées à la doxycycline (inductrice du promoteur Tet-ON) ont survécu significativement plus longtemps que les larves infectées mais non traitées. Dans un modèle murin d'AI, les souris traitées avec doxycycline ont également survécu plus longtemps au mutant brlAI-OE que les souris infectées mais non traitées; dans ce modèle, nous avons pu observer que la baisse de mortalité s'est faite conjointement à une réduction de la charge fongique pulmonaire, toutes deux proportionnelles à la dose de doxycycline injectée. Ces observations apportent une preuve-de-concept selon laquelle la surexpression de brlA réduit la virulence d'A. fumigatus et que le manipulation du cycle de vie fongique pourrait servir de base au développement d'une stratégie thérapeutique antifongique dirigée contre l'AI