Identification des nouvelles molécules cellulaires cibles pour combattre les infections bactériennes – StopBugEntry

Les maladies infectieuses constituent un problème majeur de santé public et l’identification de nouvelles stratégies thérapeutiques est une priorité dans un contexte d’augmentation des résistances aux antibiotiques. Puisque les approches classiques en biologie de l’infection ne sont plus capables de faire face à l’émergence des bactéries multi-résistantes, de nouvelles approches conceptuelles sont nécessaires. Etant donné que différents pathogènes peuvent utiliser des voies de signalisation cellulaires communes lors de leur rencontre avec les cellules hôtes, contrôler ces "nœuds" de signalisation représente une stratégie nouvelle et prometteuse pour inhiber les infections. Afin d’éviter l’interférence avec des fonctions d'homéostasie cellulaire lors de la manipulation de ces noeuds cellulaires communs, il est nécessaire de mettre en oeuvre une approche integrative de ‘biologie des systèmes’, permettant de caractériser la fonctionnalité et les interactions globales des composants cellulaires utilisés par les pathogènes. L’objectif de notre projet est de coupler l’étude de l’infection de quatre pathogènes bactériens ‘modèles’ -Yersinia, Shigella, Listeria et Francisella - avec des approches technologiques à large échelle de dernière génération pour identifier ces noeuds de signalisation et caractériser leur fonction, dans le cadre d’une approche ‘rationnelle’ pour le développement de nouvelles drogues anti-bactériennes. Nous allons bâtir ce projet en profitant des bases de données générées préalablement lors de criblages à haut-débit de banques de siRNA, qui ont permis d’identifier des molécules de l’hôte potentiellement impliquées dans le contrôle du processus d’invasion cellulaire,de l’échappement de la vacuole ou de la prolifération intracellulaire. Nous allons profiter également de plusieurs développements technologiques implémentés par plusieurs membres du consortium qui permettent de : a) contrôler le(s) site(s) d’entrée des bactéries dans les cellules et la quantification des paramètres physiques de la membrane plasmique associés à l’invasion, par microscopie de force atomique (AFM); b) Suivre les étapes précoces de l’invasion cellulaire et surtout la rupture de la vacuole, par par microscopie corrélative ‘lumière transmisse/électronique’ (CLEM) et microscopie à balayage électronique/sonde ionique focalisée (FIB-SEM). En profitant de ces bases de données uniques et ces innovations technologiques, nous allons déchiffrer les principaux noeuds de signalisation utilisés par ces quatre pathogènes modèles, qui pourront servir de cibles pour le développement de drogues anti-bactériennes. Nous allons: 1) Identifier les noeuds de signalisation cellulaires activés durant l’entrée de bactéries invasives par microscopie FRET afin de déterminer leur contribution fonctionnel dans les différents étapes de l’infection ; 2) Déchiffrer les cascades de signalisation activées à la surface cellulaire par ces pathogens, en combinant des quantifications AFM avec de l’imagerie à super-résolution durant le premier contact entre bactéries et cellules hôtes; 3) Déterminer les signaux émis par les pathogènes ou par les compartiments intracellulaires durant le processus d’internalisation, en utilisant l’imagerie à super-résolution couplée à l’inactivation fonctionnel d’effecteurs cellulaires (par des drogues, siRNAs, constructions dominantes négatives ou cellules modifiées par la technologie CRISPR/Cas9); et 4) Réaliser de l’imagerie fonctionnel dynamique corrélative de l’internalisation des pathogènes, en utilisant les techniques CLEM/FIB-SEM pour corréler les changements dans l’intégrité des vacuoles avec les événements de signalisation.