Rôle des phosphoinositides dans les infections par l’agent de la fièvre Q Coxiella burnetii – QPiD

Une étape fondamentale pour la survie et la réplication des bactéries pathogènes intravacuolaires est l'établissement d'une niche réplicative à l'intérieur des cellules hôtes. Ce processus est permis par la sécrétion des protéines effectrices bactériennes dans le cytoplasme des cellules infectées par des systèmes de sécrétion spécialisés. Les protéines effectrices bactériennes interagissent avec les protéines eucaryotes et les lipides pour manipuler les voies de signalisation de l'hôte, permettant ainsi aux bactéries d’échapper à la voie de dégradation de l'hôte et de faire converger les nutriments nécessaires à la réplication intracellulaire des bactéries. L’étude des interactions hôte/agent pathogène qui régulent ces processus est donc primordiale pour faire face aux infections bactériennes et identifier des cibles candidates de l’hôte pour le développement d'antimicrobiens, comme alternative aux antibiotiques. Dans le contexte des interactions hôte/pathogène, les phosphoinositides (PI) apparaissent être des cibles pour un nombre croissant de protéines effectrices bactériennes. Ces lipides jouent un rôle clé dans l'homéostasie des cellules eucaryotes, définissent l'identité des membranes intracellulaires et servent de régulateurs de la transduction du signal. Coxiella burnetii est un pathogène de classe 3 responsable de la zoonose fièvre Q, une maladie débilitante ayant des conséquences graves pour la santé et l'économie. La forte infectiosité et la résistance au stress environnemental font de Coxiella une menace potentielle pour les applications du bioterrorisme. La sécrétion de protéines effectrices par le système de sécrétion Dot/Icm, coordonne la biogenèse de la vacuole contenant Coxiella (CCV), une étape clé des infections par Coxiella. Les CCVs ont été initialement définies comme des compartiments autolysosomiaux de grande taille, cependant, notre caractérisation récente de la composition lipidique de la membrane de ces compartiments, suggère que plusieurs voies de trafic membranaire de la cellule infectée sont subvertie pour la biogenese de CCVs. Il est important de noter que la perturbation de la capacité de Coxiella à manipuler le métabolisme des PI pour la biogenèse des CCV a un impact sur la virulence de Coxiella in vivo. Dans ce projet, nous visons une caractérisation globale des interactions Coxiella/PI avec le double objectif de caractériser les mécanismes moléculaires régulant la biogenèse de ces compartiments et de cibler le métabolisme des PI dans les cellules infectées comme moyen d'affecter la virulence de Coxiella in vivo. Dans ce but, nous allons définir le profil lipidique complet des CCVs en intégrant des approches innovantes de microscopie sur les cellules infectées par Coxiella, avec des approches lipidomiques sur des CCVs isolés. Parallèlement, nous identifierons les protéines effectrices de Coxiella liant les PI (PI-binding effectors, PIEs) en utilisant des billes d'agarose revêtues de PI et de lipides. Les interactions PI/protéine seront ensuite étudiées en utilisant des membranes biomimétiques de composition lipidique spécifique. Le rôle des PIEs dans l'infection sera étudié en utilisant des approches bioinformatiques couplées à des cribles phénotypiques multiparamétriques, en tirant parti de notre banque de mutants de Coxiella précédemment générée. Enfin, la pertinence in vivo des mutants PIEs ainsi que celle des inhibiteurs du métabolisme des PI sera établie en utilisant trois modèles indépendants pour les infections à Coxiella. Cette nouvelle approche intégrative nous aidera à dresser une carte complète des interactions PI/Coxiella qui orchestrerait la biogenèse des CCVs et permettrait d'identifier des centres d'interaction clés pour le développement de nouveaux antimicrobiens ciblant le pathogène et l'hôte. De plus, notre approche développée à l'aide de C. burnetii comme pathogène modèle servira de feuille de route stratégique pour l'étude d'autres pathogènes bactériens intravacuolaires.