Identification des modifications epigénétiques induites par Legionella pneumophila: caractérisation d’une histone deacetylase procaryote – LEGENhD

La légionellose est une maladie humaine importante présente dans 1 à 5% des pneumonies communautaires avec un taux de mortalité élevé (11% à 33%), en particulier pour les personnes immunodéprimées et âgées. Son agent causal, Legionella pneumophila, est un pathogène intracellulaire qui co-évolue avec des hôtes eucaryotes, principalement des protozoaires aquatiques. Des analyses génomiques et phylogénétiques ont montré que, au cours de cette co-évolution, la bactérie a acquis des gènes eucaryotes à partir de ses hôtes. Des études fonctionnelles ont révélé que beaucoup de ces protéines, dites «eukaryotic-like proteins », constituent une sorte de mimétisme moléculaire, stratégie qui aide la bactérie à détourner des fonctions de l'hôte à son avantage. Notre principale question de recherche est de comprendre comment L. pneumophila subvertit les fonctions de la cellule hôte pour se répliquer et ainsi causer la maladie. Une question spécifique est de savoir comment L. pneumophila cible le noyau de la cellule pour changer la réponse cellulaire. Nous avons décrit l’effecteur RomA qui marque les histones, en particulier la lysine 14 de l’histone H3 (H3K14) et réprime la réponse de l'hôte pendant l'infection. Récemment, nous avons mis en place une recherche approfondie d'autres effecteurs qui pourraient modifier la chromatine et nous avons identifié une histone déacétylase eucaryote (HDAC) : une enzyme qui élimine le groupe acétyle fonctionnel des résidus lysine, jouant ainsi un rôle critique dans l'équilibre dynamique de l'acétylation et de la déacétylation des protéines. L'activité HDAC sur les histones contrôle la conformation de la chromatine et son accessibilité aux facteurs de transcription, régissant ainsi l'expression des gènes. Plusieurs pathogènes bactériens ont été décrits pour échapper à la réponse des cellules immunitaires en manipulant l'acétylation des histones, cependant, une action directe sur l’acétylation de la chromatine a été montré seulement pour L. pneumophila, car, via l’activité de RomA, elle est capable de diminuer l’acétylation de la lysine 14 de l’histone H3 en la méthylant. Nous proposons ici d'étudier le rôle de cette nouvelle HADAC bactérienne (appelée LpHDAC), que nous supposons travailler de concert avec RomA pour manipuler la chromatine de l'hôte.
Nos résultats préliminaires montrent que LpHDAC possède une activité déacétylase et est sécrétée dans la cellule hôte, nous voulons donc analyser son rôle exact dans l'interaction hôte pathogène en utilisant des analyses moléculaires, structurales et de biologie cellulaire de pointe afin de déchiffrer comment L. pneumophila module la chromatine. Ce projet a trois objectifs : (i) déchiffrer le rôle fonctionnel de cette enzyme dans la cellule eucaryote : nous définirons si LpHDAC est un facteur de virulence de L. pneumophila et si elle joue un rôle dans la réplication intracellulaire du pathogène ; (ii) caractériser son activité enzymatique à la fois in vitro et in vivo, et en particulier lors de l'infection : LpHDAC serait le premier effecteur bactérien à déacétyler directement les histones de l'hôte in vivo; (iii) comprendre le rôle de LpHDAC dans un contexte de synergie entre effecteurs. Nous caractériserons la signature de la chromatine de L. pneumophila au cours de l'infection en analysant les activités des nucléomodulines sécrétées, LpHADAC et RomA, et étudieront comment ces enzymes interagissent et agissent de concert. Nous sommes convaincus que ce projet est à la pointe de l'étude des interactions hôte-pathogène, en particulier dans le domaine émergent des modulations épigénétiques induites par les bactéries. Nous devrions découvrir de nouvelles voies épigénétiques de l'hôte impliquées dans les mécanismes de défense d'un pathogène ainsi que des processus épigénétiques fondamentaux dans la cellule hôte, ce qui pourrait ouvrir la possibilité de moduler les activités HDAC afin de contrôler le programme pro-inflammatoire de la cellule.