Caractérisation du mode de vie intracellulaire des endosymbiotes Wolbachia

par Nour Fattouh

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Frédéric Landmann.

Soutenue le 27-11-2018

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec Centre de Recherche de Biochimie Macromoléculaire (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était Stephen Baghdiguian.

Le jury était composé de Frédéric Landmann, Stephen Baghdiguian, Stavru Fabrizia, Nathalie Pujol.

Les rapporteurs étaient Stavru Fabrizia, Nathalie Pujol.

mots clés

• Wolbachia
• Endosymbiote
• Réticulum endoplasmique
• Upr
• Wolbachia
• Endosymbiose
• Réticulum endoplasmique
• Protéines -- Repliement

Résumé

Les bactéries intracellulaires Wolbachia ont développé une vaste gamme d’interactions symbiotiques, du parasitisme reproductif au mutualisme chez les arthropodes terrestres et les nématodes filaires, devenant ainsi les endosymbiotes les plus répandus sur terre. Bien qu’elles se développent lentement dans les cultures cellulaires d’insectes pour lesquelles les marqueurs sont limités et qu’elles ne sont génétiquement pas manipulables, il existe un intéret croissant de déchiffrer leur mode de vie intracellulaire pour 2 raisons. Premièrement, Wolbachia intervient dans le développement et la transmission des arbovirus et deuxièmement, les filarioses lymphatiques sont traitables grâce à la susceptibilité des Wolbachia qui infectent les nématodes filaires aux antibiotiques. Au début de ce projet, j’ai infecté 2 lignées cellulaires de Drosophila melanogaster qui sont transcriptomiquement divergentes par une même souche de Wolbachia pouvant naturellement infecter Drosophila melanogaster. J’ai utilisé ces 2 lignées cellulaires qui sont différentiellement permissive à l’infection pour explorer l’interaction de Wolbachia avec le réticulum endoplasmique. Les observations par microscopie à fluorescence en temps réel et par microscopie électronique prouvent que cet organite est une source de membranes pour Wolbachia et possiblement, une source de nutriments. Pourtant, les analyses d’expression génique et les approches d’immunofluorescence démontrent que Wolbachia n’induit ni un stress au niveau du réticulum endoplasmique ni une protéolyse via la voie de signalisation ERAD suggérant dès lors, que Wolbachia subvertissent d’autres mécanismes pour assurer leur besoin en acides aminés. Au cours de ce projet, j’ai commencé à mettre en place une technique pour transformer Wolbachia par biolistique. La validation de cette technique de transformation a ouvert la voie vers l’optimisation de la procédure de sélection des transformants pour enfin pouvoir génétiquement manipuler Wolbachia.

mots clés

• Wolbachia
• Endosymbiont
• Endoplasmic reticulum
• Upr

Titre traduit

Characterization of the intracellular lifestyle of the endosymbionts Wolbachia

Résumé

The intracellular bacteria Wolbachia have developed a wide range of symbiotic interactions, from being opportunistic reproductive parasites to mutualists with terrestrial arthropods and filarial nematode species, making them the most common endosymbionts on earth. The discovery that they interfere with arboviruses development and transmission by mosquito vectors and that filarial diseases can be cured by targeting Wolbachia, have created a strong interest in deciphering the mechanisms underlying their intracellular lifestyle. However, being obligate intracellular endosymbionts, Wolbachia remain genetically intractable. They grow slowly in insect cell cultures, for which markers are limited. Despite these obstacles, and to limit cell line-specific phenotypes, I chose to infect 2 Drosophila melanogaster cell lines presenting different sets of expressed genes, with a unique Wolbachia strain, naturally hosted by Drosophila melanogaster. Using these 2 cell lines that are differently permissive to the infection, I explored the interaction of Wolbachia with the endoplasmic reticulum (ER). Through fluorescence time-lapse confocal and electron microscopy observations, I provide strong evidence that this organelle is the source of membrane for Wolbachia, and possibly a source of nutrients. However, gene expression analyses and immunofluorescence approaches demonstrate that Wolbachia do not induce ER stress nor an increased ERAD- induced proteolysis, suggesting; unlike previously reported, that Wolbachia salvage amino acids by other subversion mechanisms. Additionally, I pioneered biolistic bombardement of Wolbachia-infected cells and the validation of this transformation technique has paved the way towards optimization of transformant selection steps and ultimately to the genetic engineering of Wolbachia.