Contexte

L'isolement non destructif de micro-organismes issus de communautés complexes est un défi majeur pour valoriser le potentiel des systèmes agroalimentaires. Le microbiote intestinal est une source d'innovation en santé et nutrition humaines, notamment par l'identification de consortia microbiens à potentiel bénéfique. Plus de 60 % de cet écosystème reste pourtant non cultivé, non caractérisé et non exploité. Les approches de culturomique (milieux de culture optimisés, tri cellulaire par anticorps) se heurtent à des verrous de coût, de temps et de mise en œuvre, avec un taux de succès limité, en particulier pour les micro-organismes sous-dominants.

Les aptamères sont de courts ARN ou ADN simple brin capables de se lier à des cibles protéiques avec une forte affinité et spécificité, en reconnaissant leur structure 3D. Ils peuvent aussi cibler des molécules de la matrice extracellulaire bactérienne, sont produits par synthèse chimique et se conservent facilement. Ils constituent ainsi une alternative aux anticorps, moins coûteuse et plus manipulable.

Le partenariat Micalis–MaIAGE a montré que certains aptamères reconnaissent des bactéries du microbiote intestinal. Notre hypothèse est que des aptamères dédiés peuvent servir d'« hameçons moléculaires » pour pêcher, sans les altérer, des bactéries choisies pour leur potentiel bénéfique, dont Akkermansia muciniphila, afin de les caractériser seules ou en consortia. C'est l'objet du projet CISAME (Conception In Silico d'Aptamères « intelligents » pour isoler des Microorganismes d'Écosystèmes complexes).

Projet

Le stage vise à identifier les mécanismes moléculaires qui pilotent la formation des complexes protéine/aptamère, puis à les intégrer dans la conception d'aptamères dédiés à la reconnaissance de protéines de surface de bactéries du microbiote intestinal. Il se déroulera en lien étroit avec un ingénieur d'études qui rejoindra l'équipe StatInfOmics début décembre 2026.
Le travail s'appuiera sur des données structurales publiques et sur des données génomiques de bactéries du microbiote intestinal. Un aptamère de référence, dont la capacité à reconnaître A. muciniphila est établie, servira de point de comparaison.

Objectifs

• Contribuer à la conception in silico d'aptamères dédiés à la reconnaissance de bactéries du microbiote intestinal.
• Pour le ou la stagiaire : acquérir une expertise en modélisation moléculaire et en apprentissage automatique, dans un projet à l'interface entre bioinformatique, biologie structurale et microbiologie.

Tâches associées

• Analyser des données structurales de complexes protéine/aptamère et caractériser des protéines de surface bactériennes par modélisation moléculaire.
• Développer des scripts et des workflows reproductibles d'analyse et de prédiction.
• Participer à la mise en place de modèles d'apprentissage automatique pour guider la conception des aptamères.
• Évaluer et documenter les résultats, en lien avec les microbiologistes de Micalis.

Selon l'avancement, le stage pourra se concentrer sur tout ou partie de ces tâches.

Compétences

Requises

• M2 en bioinformatique, ou en informatique / science des données avec une solide composante biologique.
• Bonne maîtrise de Python et de l'environnement Linux (bash) ; pratique de Git.
• Notions de biologie structurale (structure des protéines, des acides nucléiques) ; familiarité avec la PDB.
• Rigueur dans l'évaluation des résultats et dans la documentation du code.

Appréciées

• Expérience avec la modélisation moléculaire (prédiction de structure, docking).
• Apprentissage automatique (scikit-learn, PyTorch).
• Calcul intensif (SLURM) et gestionnaires de workflows (Snakemake, Nextflow).
• Notions de microbiologie ou de microbiote intestinal.
• Anglais scientifique.

Autonomie, curiosité et goût pour le dialogue avec des microbiologistes seront des atouts.

Environnement et encadrement

Le stage se déroulera à l'UR MaIAGE (INRAE, Université Paris-Saclay), à Jouy-en-Josas, dans le cadre d'une collaboration avec l'UMR Micalis. Le ou la stagiaire aura accès aux ressources de calcul de la plateforme bioinformatique Migale et pourra interagir régulièrement avec les microbiologistes de Micalis.

Encadrement :

 Sylvain Marthey et Gwenaëlle André (MaIAGE, SIO), Arnaud Ferré (MaIAGE, Bibliome).