Mécanismes moléculaires impliqués dans l'adaptation de Francisella tularensis à sa niche intracellulaire

par Jason Ziveri

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Alain Charbit.

Soutenue le 17-09-2018

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) et de Institut Necker Enfants-Malades (INEM) / INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151) (laboratoire) .

Le président du jury était Javier Pizarro-Cerdà.

Le jury était composé de Alain Charbit, Javier Pizarro-Cerdà, Eric Cascales, Patricia Renesto, Eric Valade.

Les rapporteurs étaient Eric Cascales, Patricia Renesto.


  • Résumé

    Francisella tularensis est l'agent étiologique responsable de la tularémie, une zoonose endémo-épidémique dans l'hémisphère Nord, capable d'infecter un grand nombre d'espèces animales (mammifères, oiseaux, insectes,...) et potentiellement hautement pathogène pour l'homme. Cette pathologie encore mal connue a des manifestations très polymorphes, pouvant aller de formes bénignes jusqu'à des formes pulmonaires mortelles. Lors de l'infection de mammifères, Francisella se multiplie principalement à l'intérieur des cellules macrophagiques. Cependant, au cours de sa dissémination systémique, elle est capable d'infecter de nombreux autres types cellulaires, y compris non phagocytaires (épithéliales, hépatocytes,...). Pour cela, Francisella a développé des mécanismes lui permettant d'échapper à la lyse dans le phagosome et de se multiplier dans le cytoplasme des cellules infectées où elle obtient certains éléments essentiels à sa croissance. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à l'adaptation métabolique de Francisella au cours de son cycle intracellulaire et notamment au rôle d'une enzyme clé de la Glycolyse/Gluconéogenèse, la fructose-1,6-biphosphate aldolase (FBA). Au-delà de son rôle ménager dans le métabolisme, nous démontrons que FBA est importante pour la multiplication bactérienne dans les macrophages en présence de substrats gluconéogèniques. De plus, nous mettons en évidence un rôle direct de cette enzyme métabolique dans la régulation de la transcription des gènes katG et rpoA, codant respectivement pour la catalase et une sous-unité de l'ARN polymérase. Nous proposons un modèle dans lequel FBA participe au contrôle de l'homéostasie redox de l'hôte et à la réponse immunitaire inflammatoire. Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés au système de sécrétion de type VI (SST6) de Francisella. De nombreuses bactéries à Gram négatif utilisent le SST6 pour transloquer des protéines effectrices dans des cellules eucaryotes ou procaryotes. Francisella possède un SST6 non-canonique codé sur l'îlot de pathogénicité FPI qui est essentiel pour la sortie du phagosome et permet à la bactérie de se multiplier dans le cytosol de la cellule hôte. En utilisant une approche phosphoprotéomique globale chez la sous-espèce novicida, nous avons identifié un site de phosphorylation unique sur la tyrosine 139 de IglB, un composant clé de la gaine contractile du SST6. Nous démontrons ici que le statut de phosphorylation de IglB joue un rôle important dans l'assemblage d'un SST6 fonctionnel. Nous proposons que cette modification post-traductionnelle du composant majeur de la gaine puisse constituer un mécanisme de régulation permettant de moduler la dynamique d'assemblage/désassemblage du T6SS.

  • Titre traduit

    Molecular mechanisms involved in the adaptation of Francisella tularensis to its intracellular niche


  • Résumé

    Francisella tularensis is the etiological agent responsible for tularemia, an endemo-epidemic zoonosis in the northern hemisphere, capable of infecting a large number of animal species (mammals, birds, insects, ...) and potentially highly pathogenic for the man. This pathology, still poorly known, has very polymorphous manifestations, ranging from mild to deadly lung forms. During mammalian infection, Francisella multiplies mainly within macrophage cells. However, during its systemic dissemination, it is able to infect many other cell types, including non-phagocytic (epithelial, hepatocytes, ...). For this, Francisella has developed mechanisms to escape lysis in the phagosome and to multiply in the cytoplasm of infected cells where it gets some essential elements for its growth. In a first part, we focused on the metabolic adaptation of Francisella during its intracellular cycle and in particular the role of a key enzyme of Glycolysis / Gluconeogenesis, fructose-1,6-biphosphate aldolase (FBA). Beyond its housekeeping role in metabolism, we demonstrate that FBA is important for bacterial multiplication in macrophages in the presence of gluconeogenic substrates. In addition, we highlight a direct role of this metabolic enzyme in the regulation of transcription of the genes katG and rpoA, coding respectively for catalase and a subunit of RNA polymerase. We propose a model in which FBA participates in the control of host redox homeostasis and inflammatory immune response. In a second part, we were interested in Francisella's type VI secretion system (T6SS). Many Gram-negative bacteria use T6SS to translocate effector proteins into eukaryotic or prokaryotic cells. Francisella has a non-canonical T6SS encoded on the pathogenicity FPI island that is essential for phagosome release and allows the bacterium to multiply in the cytosol of the host cell. Using a global phosphoproteomic approach in novicida subspecies, we identified a unique phosphorylation site on IglB tyrosine 139, a key component of the contractile sheath of T6SS. We demonstrate that the phosphorylation status of IglB plays an important role in the assembly of a functional T6SS. We propose that this post-translational modification of the major component of the cladding may constitute a regulation mechanism for modulating the assembly / disassembly dynamics of the SST6.


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