Rôle des protéines secrétées par le TPS dans la virulence bactérienne

Exploring Two Partner Secretion in virulence of Gram-negative bacteria

• Auteur / Autrice : Adèle Renier
• Direction : Ina Attree-Delic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie microbiologie immunologie
• Date : Soutenance le 06/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Corinne Mercier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ina Attree-Delic, Sigolène Lecuyer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sarah Bigot, Christophe Beloin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sécrétion

Virulence (microbiologie)

Interactions hôte-agent pathogène

Mots clés libres

Interactions hôte pathogène

Anti virulence

Toxines

Sécrétion

Secretion

Anti virulence

Bacterial toxins

Host-Pathogen interactions

Résumé

Pseudomonas aeruginosa (Pa) est un pathogène opportuniste responsable de nombreuses infections aigues et chroniques. La virulence de ce pathogène repose sur un arsenal de facteurs de virulence qui peuvent être sécrétés de différentes manières. En effet, Pa possède plusieurs systèmes de sécrétion, et ma thèse s’est focalisée sur les protéines sécrétées par le système de sécrétion à deux partenaire (TPS). Pa possède au moins cinq substrats de TPS : LepA (protéase), CdiA (inhibition de la croissance dépendante du contact), CdrA (adhésine), Exolysine ExlA (cytotoxine) et PdtA.Le premier projet porte sur l’étude de PdtA. Cette protéine appartient à la famille des adhésines de type High Molecular Weight (HMW), comme HMW1 et HMW2 de Haemophilus influenzae, connues pour leurs propriétés adhésives et immunogènes. Le gène pdtA est conservé parmi les différentes souches de Pa et des anticorps anti-PdtA ont été détectés chez des patients infectés par Pa. Cependant, son rôle exact et sa structure restent inconnus. Nous avons examiné la synthèse de la PdtA à l'aide d'anticorps polyclonaux dans une cohorte de souches cliniques. Alors que les souches de référence de laboratoire (PAO1, PA7 et PA14) ne synthétisent pas la protéine, PdtA est détectée dans plusieurs souches cliniques, indépendamment de leur appartenance phylogénique. La localisation de PdtA sur la surface de bactéries a été confirmées par immunofluorescence. Nous avons aussi montré que PdtA joue un rôle dans l'auto-agrégation bactérienne en comparant une souche clinique et les souches mutantes isogéniques ΔpdtB et ΔpdtA. Nous avons montré que plusieurs sérums de patients atteints de mucoviscidose ayant contracté une infection à Pa contenaient des anticorps anti-PdtA, en utilisant un ELISA.Un deuxième projet consistait à évaluer la relation entre la structure et la fonction de différentes protéines homologues d’ExlA chez d’autres espèces de Pseudomonas. En effet, il existe des protéines homologues à la toxine ExlA chez Pseudomonas entomophila, Pseudomonas putida et Pseudomonas chlororaphis. Nous avons montré que les différentes protéines ExlA-like diffèrent par leur fonction de cytolyse, leur liaison aux membranes et leur capacité à cliver la E-cadhérine. Ces différences sont liées aux différences de leur partie C-terminale. Cependant, nous avons montré que l’association de la partie N-terminale avec la partie C-terminale est essentielle à la fonction de la protéine en examinant la fonctionnalité de protéines hybrides.Dans l’ensemble, ce travail a permis de mieux comprendre le fonctionnement de deux facteurs de virulence de Pa et ouvre la voie pour poursuivre les recherches sur une potentielle cible thérapeutique.

Pseudomonas aeruginosa (Pa) is an opportunistic pathogen responsible for numerous acute and chronic infections. The virulence of this pathogen relies on an arsenal of virulence factors that can be secreted by different pathways. Indeed, Pa has several secretion systems, and my thesis focused on proteins secreted by the two-partner secretion system (TPS). Pa has at least five TPS substrates:LepA (protease), CdiA (contact-dependent growth inhibition), CdrA (adhesin), Exolysin ExlA (cytotoxin) and PdtA.A first project focuses on the study of PdtA. This protein belongs to the family of High Molecular Weight-like adhesins, like HMW1 and HMW2 from Haemophilus influenzae, known for their adhesive and immunogenic properties. The pdtA gene is conserved among different strains of Pa, and anti-PdtA antibodies have been detected in Pa-infected patients. However, its exact role and structure remain unknown. We examined PdtA synthesis using polyclonal antibodies in a cohort of clinical strains. While laboratory reference strains (PAO1, PA7 and PA14) do not synthesize the protein, PdtA is detected in several clinical strains, irrespective of their phylogenetic affiliation. The localization of PdtA on the bacterial surface was confirmed by immunofluorescence. We also showed that PdtA plays a role in bacterial self-aggregation by comparing a clinical strain and the isogenic mutant strains ΔpdtB and ΔpdtA. Using ELISA, we showed that several sera from cystic fibrosis patients infected by Pa contained anti-PdtA antibodies.A second project was to evaluate the relationship between structure and function of different ExlA homologous proteins in other Pseudomonas species. Proteins homologous to ExlA toxin exist in Pseudomonas entomophila, Pseudomonas putida and Pseudomonas chlororaphis. We have shown that the different ExlA-like proteins differ in their cytolytic function, membrane binding and ability to cleave E-cadherin. These differences are linked to differences in their C-terminus. However, we have shown that the association of the N-terminal part with the C-terminal part is essential for protein function by examining the functionality of hybrid proteins.Overall, this work has provided a better understanding of the function of two Pa virulence factors and opens the way for further research into a potential therapeutic target.