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Fait marquant

Quoi de neuf sur l’injectisome, cible de choix pour les nouveaux anti-bactériens ?



​Nos résultats permettent d‘avancer dans la compréhension du rôle des cellules eucaryotes dans le contrôle de l’injection des toxines de la bactérie pathogène Pseudomonas aeruginosa et permettent d’envisager des stratégies d’inhibition de ce système de virulence.​

Publié le 26 avril 2012
ll y a déjà plus de dix ans, les pouvoirs publics lançaient la campagne d’information « Les antibiotiques, c’est pas automatique ». Malgré la prise de conscience qui a suivi cette campagne, les infections aux bactéries pan-résistantes* dans le milieu hospitalier restent toujours un problème et un véritable challenge. Des efforts doivent être faits pour créer une recherche ambitieuse, innovante et soutenue afin de combattre efficacement ce fléau mondial. Une des stratégies de choix est non plus de tuer la bactérie, mais plutôt de cibler les mécanismes de virulence qu'elle met en œuvre afin de coloniser sa cellule hôte.

Un des mécanismes de virulence attractif pour lutter contre les infections bactériennes est le processus d’injection des toxines par l’injectisome, ou système de sécrétion de type III (SST3), présent dans certains pathogènes. L'injectisome est composé d’une vingtaine de protéines qui s’assemblent en une structure de type « aiguille » dont la pointe, le translocon, est constituée de trois protéines permettant le passage des toxines dans la cellule hôte. Des chercheurs de notre laboratoire étudient cette nano-machinerie macromoléculaire chez la bactérie pathogène Pseudomonas aeruginosa. Dans deux études récentes, et s'intéressent :
• aux mécanismes moléculaires de l’insertion du translocon et à l’injection des toxines, et
• à l’étude structure-fonction d’ExoU, la plus agressive des quatre toxines injectées par P. aeruginosa.

L’injection de toxines dans les cellules
Afin d’étudier la capacité de de P. aeruginosa à injecter ses toxines[1], ces chercheurs ont mis au point un système rapporteur de l’injection (Figure 1A) et montré toutes les cellules sont sensibles à l’injection de la toxine, sauf deux lignées d’origine hématopoïétique (HL-60, U-937) qui ne deviennent susceptibles que lorsqu'elles sont différenciées en monocytes, macrophages ou neutrophiles. Ces deux lignées constituent donc de bons modèles d’étude des mécanismes moléculaires contrôlant l’injection des toxines bactériennes. Le fait que les protéines du translocon aient été retrouvées insérées aussi bien dans la membrane plasmique des cellules HL-60 différenciées ou non, montre que le défaut d’injection des toxines ne réside pas dans l’interaction de la cellule cible avec la bactérie et la mise en place du système de perforation, mais implique la participation de mécanismes moléculaires de la cellule cible qui contrôlent l’injection des toxines. Ainsi, ces chercheurs ont montré que des voies de signalisation de la cellule cible jouaient un rôle car certains inhibiteurs (de polymérisation de l’actine, de phosphorylation de tyrosine, etc) étaient capables de bloquer l’injection des toxines. D'autres phénomènes tels que la polarisation cellulaire semblent également réguler la susceptibilité à l’injection.


Figure 1A : Système rapporteur de l’injection des toxines dans les cellules eucaryotes. La souche de P. aeruginosa génétiquement modifiée possède une toxine (ExoS) fusionnée à la ß-lactamase (Bla) qui catalyse le clivage d’un substrat fluorescent, le CCF2. Ceci permet de visualiser l’injection de la toxine chimérique par la transformation de la fluorescence verte (CCF2 non clivé) dans les cellules non « injectées » en une fluorescence bleue (CCF2 clivé) dans les cellules « injectées ».


ExoU : le lien fort entre la structure et la fonction
La toxine ExoU est une phospholipase synthétisée par environ 30 % des isolats cliniques de P. aeruginosa, et se retrouve dans le cytoplasme bactérien complexée à sa chaperonne, SpcU. La structure spatiale du complexe ExoU:SpcU [2] a été résolue à la suite d'une collaboration avec l’équipe d’A. Dessen de l’IBS. Pour étudier le lien structure-fonction d’ExoU, ces chercheurs ont construit une souche de P. aeruginosa exprimant soit la protéine sauvage soit les protéines mutantes modifiées au niveau des acides aminés susceptibles d’influencer son activité. La toxicité d’ExoU et de ses mutants a ensuite été évaluée en mesurant le taux de mortalité de cellules épithéliales infectées. Grâce à l'utilisation d'une forme inactive de la toxine, le devenir de la protéine dans la cellule a pu être étudié par immunofluorescence. ExoU ubiquitinée sur la Lys178 est ciblée vers les endosomes. Néanmoins, cette modification n’influence pas sa cytotoxicité et semble plutôt refléter un effort désespéré de la cellule pour se « débarrasser » de la toxine. Les mutations introduites dans le domaine nécessaire à la fixation membranaire entraînent une mauvaise localisation de la toxine qui se trouve alors dans le cytoplasme, partiellement active (Figure B).


Figure 1B : Localisation d’ExoU dans la cellule infectée. Non ubiquitinée (ExoU ΔUb), ExoU est présente seulement à la membrane plasmique et sans le domaine C-ter (ExoU ΔCter) , elle est uniquement cytosolique. EEA1 est un marqueur spécifique des endosomes.

Ces résultats ont permis aux chercheurs de notre laboratoire d‘avancer dans la compréhension du rôle de mécanismes présents dans les cellules eucaryotes et qui ont un impact important sur dans le contrôle de l’injection des toxines par l’injectisome de la bactérie P. aeruginosa. Les connaissances qui résultent de ces travaux permettent d’envisager des stratégies d’inhibition de ce système de virulence bactérien. Ces études, qui couplent approches structurales et microbiologie cellulaire ont également permis aux chercheurs de proposer un modèle d’action de la toxine ExoU et d’observer son devenir lors de l’intoxication cellulaire.
Bactéries pan-résistantes : bactéries résistantes à la majorité des antibiotiques.

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