Etude des effets des peptides natriurétiques sur la virulence de Pseudomonas aeruginosa : décryptage de la voie de signalisation intrabactérienne et identification du senseur

par Anne-Sophie Blier

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Olivier Lesouhaitier.

Soutenue en 2011

à Rouen .


  • Résumé

    Les bactéries du genre Pseudomonas sont des micro-organismes pouvant survivre et se développer dans un large éventail de niches écologiques. Cette adaptabilité permet à certaines bactéries, en particulier P. Aeruginosa, de développer un caractère pathogène opportuniste. En effet, ces bactéries sont capables de réguler l’expression de gènes impliqués dans leur virulence, en réponse aux conditions spécifiques rencontrées chez l’hôte infecté. Parmi ces facteurs environnementaux, il apparaît de plus en plus évident que les molécules signales libérées par les cellules eucaryotes peuvent affecter les pathogènes opportunistes. De plus, chez l’hôte un stress physiologique, d’origine exogène ou accentué par l’infection, s’associe à une production massive de nombreux facteurs, susceptibles d’être détectés par les bactéries. Celles-ci vont alors s’adapter rapidement à ces nouvelles conditions environnementales. Cette sensibilité des procaryotes aux molécules signales de l’hôte requiert la présence de senseurs bactériens. Ces senseurs, après activation par des signaux spécifiques, régulent entre autres, l’expression de facteurs de virulence bactériens. Parmi les molécules eucaryotes, les peptides natriurétiques représentent une famille de molécules susceptibles d’être perçues par les bactéries. Les peptides natriurétiques, neurohormones eucaryotes, sont représentés principalement par l’ANP (Atrial Natriuretic Peptide), le BNP (Brain Natriuretic Peptide) et le CNP (C-type Natriuretic Peptide). Il a été montré au sein du LMDF-SME que le BNP et surtout le CNP sont capables de moduler la cytotoxicité de P. Aeruginosa PAO1. Au cours de ma thèse, j’ai cherché à identifier la voie de transduction intrabactérienne responsable de l’effet pro-virulent du CNP. J’ai ensuite cherché à caractériser le senseur pour les peptides natriurétiques de P. Aeruginosa. J’ai pu montrer que le senseur pour les peptides natriurétiques présent chez P. Aeruginosa PAO1, provoque après liaison du peptide une augmentation de la production d’exotoxine A, d’acide cyanhydrique et des molécules du Quorum Sensing. Cette modulation de la production de facteurs de virulence par le CNP est consécutive à l’activation de deux protéines responsables de la régulation de la virulence globale de PAO1, à savoir Vfr et PtxR. En parallèle, il apparaît que les peptides natriurétiques pourraient influencer légèrement la biosynthèse du lypopolysaccharide (LPS). De plus, j’ai pu observer que le CNP affecte la capacité de PAO1 à adhérer aux surfaces inertes et aux cellules en cultures. Cet effet est bloqué par un antagoniste des récepteurs des peptides natriurétiques eucaryotes, l’isatine, suggérant que le senseur aux peptides natriurétiques, présent chez PAO1, est pharmacologiquement apparenté à son homologue eucaryote. Par une approche de docking moléculaire et de recherche d’homologie de séquences, nous avons identifié la protéine AmiC comme étant probablement le senseur aux peptides natriurétiques exprimés chez PAO1. Ce senseur apparaît localisé dans la membrane externe de PAO1. L’ensemble de mes travaux de thèse avaient pour objectifs de mieux cerner la communication hôte-bactérie dans les cas d’infection bactérienne. Ces travaux permettent de proposer des molécules capables de bloquer la transduction de signaux et d’éviter ainsi une augmentation de la virulence bactérienne suite à la détection de signaux eucaryotes. Ce type de traitement pourrait constituer une alternative à l’utilisation d’antibiotiques, et représente donc une stratégie thérapeutique intéressante à développer.

  • Titre traduit

    Study of the effects of natriuretic peptides on the virulence of Pseudomonas aeruginosa : deciphering the intrabacterial signaling pathway and identification of sensor


  • Résumé

    Pseudomonas is a micro-organism that lives in various environments. Its adaptability allows Pseudomonas aeruginosa to cause a broad range of infections in humans, through a regulation of the expression of key virulence genes in response to specific environmental conditions including those encountered in infected hosts. Ample evidence exists showing that eukaryotic signal molecules synthesized and released by the host can activate the virulence of opportunistic pathogens. The sensitivity of bacteria to these host signal molecules requires the presence of bacterial sensors. It is now obvious that expression of bacterial virulence is also controlled by detection of the eukaryotic messengers released in the micro-environment through specific sensors. Among these eukaryotic signal molecules, natriuretic peptides, a family of eukaryotic communication molecules, is composed at least of three members, namely ANP (Atrial Natriuretic Peptide), BNP (Brain Natriuretic Peptide) and CNP (C-type Natriuretic Peptide) have been proposed as modulator of Pseudomonas cytotoxicity. Indeed, it was shown that BNP and CNP increase P. Aeruginosa cytotoxicity after binding to a membrane sensor coupled with a cyclase. The goal of my work was to identify the intrabacterial transduction pathway responsible of the pro-virulent effect of CNP and to characterize the P. Aeruginosa natriuretic peptide sensor involved in this effect. I have shown that the C-type natriuretic peptide (CNP) induces, after binding to P. Aeruginosa, an increase of the production of exotoxin A, hydrogen cyanide and quorum sensing molecules. The enhancement of virulence factor production, induced by CNP) is due to an activation of two proteins implicated in PAO1 virulence, Vfr and PtxR. In addition, natriuretic peptides modified slightly the biosynthesis of the lipopolysaccharide (LPS). CNP can also affect the binding index of PAO1 both on inert surface and on cell cultures. This effect is abolished by isatin, an antagonist of eukaryotic natriuretic peptide receptors, suggesting that the sensor of natriuretic peptides in PAO1 is pharmacologically related to its eukaryotic receptor counterpart. By a molecular docking approach and analysis of sequence homology, we propose the P. Aeruginosa AmiC protein, as a potential bacterial sensor for natriuretic peptides. The work that I performed during my thesis contributes to better understand the complex world of host-bacterial interaction and communication. Ultimately, it would be interesting to propose molecules able to block the signal transduction triggered by CNP in order to avoid an increase in bacterial virulence following the detection of signals from eukaryotes. This research could represent an alternative to the use of antibiotics, and therefore represents a promissing therapeutic strategy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p.226-275

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 11/ROUE/S018
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