Role et spécificités fonctionnelles des facteurs de virulence de type ExoY à activité Nucléotidyl Cyclase dépendante de l’actine dans les infections de bactéries à Gram-négatif – activExoY

De nombreux microorganismes pathogènes manipulent les voies de signalisation dépendantes de l’AMP cyclique dans les cellules eucaryotes pour favoriser leur survie et leur prolifération chez l’hôte. Les facteurs de virulence de type ExoY représentent une nouvelle sous-famille atypique de toxines à activité nucléotidylcyclase (NC). L'Exoenzyme Y (ExoY) a d'abord été identifié comme une toxine sécrétée par le système de sécrétion de type 3 (T3SS) de Pseudomonas aeruginosa, un pathogène opportuniste impliqué dans des infections nosocomiales. P. aeruginosa (P. a.) est aussi responsable d’infections respiratoires chroniques sévères chez les patients atteints de mucoviscidose. ExoY est présent dans 90 à 98 % des isolats cliniques de P. a., ce qui suggère un rôle important dans la pathogénicité de ces isolats, mais ce rôle reste mal compris dans les infections par P. a. Des modules enzymatiques ou protéines effectrices apparentés à ExoY et mal caractérisés ont également été trouvés récemment dans plusieurs toxines produites par diverses bactéries à Gramnégatif représentant des pathogènes émergents dans le règne animal. Certains se sont révélés essentiels pour la virulence bactérienne.

Nous avons récemment montré que les toxines NC sont puissamment activées dans la cellule hôte par un cofacteur eucaryote original qui est l'actine. Pourtant, nos résultats préliminaires suggèrent que ces toxines diffèrent entre elles dans leur sélectivité de substrat, leur interaction avec l'actine et mécanismes d'activation, leur impact sur la dynamique du cytosquelette d'actine, et leur distribution intracellulaire. Elles pourraient donc perturber différemment la signalisation des cellules hôtes. Notre objectif est ici de caractériser, au niveau moléculaire et structural et dans des modèles d'infection cellulaires pertinents, les spécificités fonctionnelles, le rôle précis et les mécanismes de virulence de cette nouvelle classe de toxines NC activées par l'actine. Notre étude pourrait aider à mieux comprendre les infections bactériennes par P. a. et divers organismes pathogènes à Gram négatif.

Pour déchiffrer leurs relations structure-fonction, nous analyserons plusieurs membres représentatifs de cette sous-famille de toxines NC activées par l'actine. Nos principaux objectifs sont de caractériser in vitro et dans les cellules leurs spécificités fonctionnelles et leur impact sur la dynamique d'auto-assemblage de l'actine. Nous étudierons les bases structurales de leurs mécanismes d'activation et de leurs spécificités enzymatiques, chercherons à identifier des inhibiteurs de l'activité nucléotidyl cyclase. Nous chercherons à évaluer les phénotypes et la prévalence de l’activité des ExoY présents dans les souches bactériennes incluses dans la collection de référence de P. aeruginosa. Nous étudierons les effets d’ExoY de P. a. sur la phagocytose, l'inflammation, la production de mucus ou l'intégrité des jonctions cellulaires dans les cellules infectées par P. a. en vue de déterminer l'importance d'ExoY dans la modulation de l'immunité innée des voies aériennes de l'hôte. Nous analyserons enfin l'interaction entre les facteurs de virulence de type ExoY et d'autres facteurs bactériens de virulence qui affectent le cytosquelette d'actine.

Notre projet de recherche sera novateur à plusieurs niveaux. Il élargira les connaissances fondamentales sur les mécanismes de virulence des effecteurs secrétés par un système T3SS dans les infections par P. a. Il permettra d’identifier les spécificités fonctionnelles des toxines apparentées à ExoY récemment identifiées dans des protéobactéries représentant des pathogènes émergents pour l’homme ou les animaux, et finalement d’explorer leur potentiel en tant que cible médicamenteuse. Enfin, notre projet pourra aider à mieux comprendre la pathogénicité de P. a. dans des maladies comme la mucoviscidose pour laquelle il n’existe pas encore de thérapie efficace.