Mécanisme de détection de l’heptose 1,7-bisphosphate lors d’infections bactériennes à Gram négatif – HBPsensing

Les infections bactériennes sont un problème majeur de santé publique. Insuffisance de la couverture vaccinale et multi-résistance aux antibiotiques justifient le regain d’intérêt pour l’identification de nouvelles stratégies de lutte antibactérienne. L'immunité innée étant la première ligne de défense lors d’une infection, son contrôle représente une option d’intérêt. Disséquer les interactions moléculaires sous-jacentes à son activation est un prérequis. Les bactéries infectieuses sont détectées par la reconnaissance de Motifs Moléculaires Associés aux Pathogènes (MAMPs) via différents récepteurs. Cette reconnaissance conduit à la sécrétion de cytokines inflammatoires permettant le recrutement de cellules immunitaires aux sites d'infection.

C. Arrieumerlou (Institut Cochin, coordinatrice) et son équipe ont identifié une nouvelle voie de signalisation contribuant à la régulation de l'immunité innée lors d’infections par des bactéries à Gram négatif pathogènes. Ainsi, les protéines ALPK1, TIFA et TRAF6 agissent séquentiellement pour induire la sécrétion de cytokines inflammatoires en réponse à la détection du D-glycéro-D-manno-heptose-1,7-bisphosphate (HBP). Cet intermédiaire métabolique de la voie de biosynthèse des lipopolysaccharides a tout récemment été identifié en tant que MAMP des bactéries à Gram négatif.

Dans ce contexte de voie novatrice quant à l’activation de l’immunité par des bactéries à Gram négatif, le projet HBPsensing vise à caractériser au niveau moléculaire le mécanisme de détection du HBP qui régule l'immunité innée de l’hôte infecté. Nous proposons que la détection du HBP soit médiée par sa liaison à un ou des récepteur(s) et que cette reconnaissance déclenche une cascade de signalisation régulant l'inflammation. La connaissance de cette voie de signalisation sera un tremplin pour l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques.

Le défi est relevé par un consortium de quatre équipes, dont trois à l'Institut Pasteur, qui réunit des expertises en chimie, biophysique, biochimie, biologie cellulaire et imagerie. Le projet est organisé autour de quatre axes mettant en jeu des stratégies originales. Ainsi, des outils chimiques, HBP et dérivés, conçus pour répondre à un cahier des charges précis (objectif 1) seront essentiels pour disséquer le mécanisme de détection du HBP en l'absence de tous contaminants bactériens. L'identification et la caractérisation du/des récepteur(s) cellulaire(s) du HBP (objectif 2) sera réalisée par des criblages ciblés d'ARN interférents et des expériences de protéomique sur les protéines qui interagissent avec ALPK1. En complément, les protéines qui se lient au HBP seront capturées à partir de lysats cellulaires à l’aide de sondes HBP biotinylées et réactives aux UV. L’interaction HBP/récepteur(s) sera caractérisée par des méthodes biophysiques. Le troisième objectif est la caractérisation moléculaire de la voie de détection du HBP dans les cellules épithéliales et les macrophages. Un intérêt particulier sera porté au rôle d'ALPK1, une kinase atypique mal caractérisée. L'interaction fonctionnelle entre ALPK1 et TIFA et le rôle d'ALPK1 dans la régulation de l’IL-1b seront analysés en détail. Enfin, le quatrième objectif est de proposer un modèle spatiotemporel du mécanisme de détection du HBP lors de l'infection des cellules épithéliales par Shigella flexneri. Nous analyserons par imagerie de cellules vivantes et microscopie à super résolution l’entrée de la bactérie dans les cellules et la localisation des principaux acteurs de la voie de détection du HBP pendant l'infection.

Le projet HBPsensing permettra de caractériser une nouvelle voie régulant l'immunité innée pendant les infections bactériennes et fournira un ensemble d'outils chimiques qui facilitera la recherche dans ce domaine émergent. Les connaissances acquises aideront à identifier de nouvelles cibles pour des traitements visant à moduler l'inflammation au cours des infections bactériennes et de la septicémie.