Identification globale et analyse des interactions hôte-Coxiella – AttaQ

Les maladies infectieuses sont parmi les principales causes de mortalité et de handicap dans le monde et l’émergence d’anciens ou nouveaux pathogènes aggrave considérablement l’impact des infections sur la santé et l'économie mondiale. Les infections causées par des bactéries pathogènes dépendent du détournement des fonctions de l'hôte, orchestré par un ensemble de protéines bactériennes appelées facteurs de virulence. Les différentes stratégies élaborées par les bactéries pathogènes afin de prendre le contrôle des cellules infectées sont globalement défini comme interactions hôte-pathogène. Le développement récent de la microbiologie cellulaire a souligné l'importance d'étudier les agents pathogènes en relation avec leur hôte. Ceci a ouvert la voie à l'identification des principaux axes d'interaction hôte-pathogène pour le développement stratégique et ciblé de nouvelles molécules anti-infectieuses. Cependant, l’identification des facteurs de virulence et l'étude de leurs mécanismes d'action représente un véritable défi technique. Les récents progrès vers l'automatisation en laboratoire ont encouragé le développement de techniques de criblages à haut débit qui sont en train de révolutionner les approches scientifiques. Malgré cela, l'utilisation de ces techniques pour étudier les maladies infectieuses reste sous-exploitée. Notre équipe a été créée en 2011, avec l'objectif spécifique de développer de nouveaux essais fonctionnels pour l'identification à grande échelle et la caractérisation des interactions hôte-pathogène. Notre modèle de travail est la bactérie émergente et endémique Coxiella burnetii, responsable des grandes épidémies de fièvre Q, une zoonose débilitante pseudo-grippale avec de graves conséquences pour la santé et l’économie. Les animaux domestiques et d'élevage constituent le principal réservoir de Coxiella et l’homme est un hôte accidentel qui est infecté par inhalation d'aérosols contaminés. La fièvre Q se manifeste comme une maladie aiguë ou chronique avec un taux de mortalité atteignant 65%. Avec une dose infectieuse de 1-10 organismes, Coxiella est l'agent pathogène le plus infectieux au monde raison pour laquelle il a été militarisé par l'armée américaine. La récente épidémie de fièvre Q aux Pays-Bas (2009-2010), avec des cas croissants de 182 à plus de 2000 par an, est un exemple de la virulence de ce pathogène grave. La remarquable efficacité des infections par Coxiella est probablement liée à son adaptation unique à l'hôte. En effet, Coxiella se développe dans un compartiment acide contenant des enzymes lysosomales actives et protège la cellule infectée de l’apoptose. Le cycle intracellulaire de Coxiella est contrôlé par la translocation strictement régulée des effecteurs bactériens par un système de sécrétion de type 4 (T4SS), cependant, en raison de la nature intracellulaire obligatoire de cet agent pathogène, les facteurs microbiens impliqués dans l’invasion de la cellule hôte, la réplication intracellulaire et la diffusion de l'infection restent inconnus. En intégrant la mutagenèse par transposition à des criblages basés sur la fluorescence, nous développons des approches sans a priori pour l'identification simultanée des facteurs bactériens impliqués dans les étapes principales d'infections Coxiella: 1) l'internalisation dans les cellules hôtes, 2) la réplication intracellulaire, 3) la propagation de cellule à cellule et 4) la persistance. Dans sa phase initiale, notre approche s'est avérée extrêmement efficace et a fourni d'importantes indications préliminaires sur les interactions hôte-pathogène qui régulent les infections par Coxiella. Avec ce projet, nous appliquerons nos criblages au génome entier de Coxiella afin d'obtenir une vue globale de la biologie cellulaire des infections par ce microorganisme. Fait remarquable, notre système pourra être appliqué à l'étude d'autres bactéries intracellulaires, promettant de révolutionner notre approche de la recherche sur les maladies infectieuses.