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113 | 2014
Annuaire du Collège de France 2012-2013
Résumé des cours et travaux 113e année
Équipes accueillies

Communication intercellulaire et infections microbiennes

UMR 7241 / U 1050 (CIRB)
Guy Tran van Nhieu
p. 944-947

Texte intégral

   

Responsable : Guy Tran Van Nhieu

Recherche

1Shigella, l’agent de la dysenterie bacillaire, est une cause majeure de décès liés aux maladies diarrhéiques dans les pays en voie de développement. Après ingestion, Shigella envahit la muqueuse colique et induit une intense inflammation responsable de la destruction tissulaire. Pour envahir les cellules intestinales épithéliales, Shigella injecte des effecteurs bactériens par l’intermédiaire d’un appareil de sécrétion de type III (T3SS) dans la cellule hôte. Ces effecteurs réorganisent le cytosquelette d’actine et régule la réponse inflammatoire pour permettre l’invasion et la dissémination bactérienne dans la muqueuse colique. Les travaux de l’équipe visent à comprendre les mécanismes mis en jeu durant l’invasion des cellules épithéliales intestinales par Shigella. L’équipe développe également deux projets visant à étudier les mécanismes de virulence d’E. coli entéropathogène (EPEC) et Streptococcus pneumoniae (pneumocoque).

Rôle des hémicanaux connexines (Cxs) et la signalisation calcique durant l’invasion des cellules épithéliales par Shigella

2Durant l’invasion, Shigella induit des réponses calciques dépendantes de la signalisation liée à l’inositol 1, 4, 5 triphosphate (IP3), conduisant à l’ouverture d’hémicanaux et la libération d’ATP dans le milieu extracellulaire. En collaboration avec les laboratoires de Philippe Sansonetti et Bernard Payrastre, nous avons montré que rapidement après l’invasion des cellules par Shigella, la signalisation dépendant des hémicanaux était inhibée. L’inhibition est induite par l’effecteur de type III IpgD, qui hydrolyse le phosphatidyl-inositol 4, 5 bisphosphate (PI4,5P2) pour donner du PI5P (Puhar et al., soumis). Des expériences sur lignées cellulaires et dans l’anse iléale ligaturée de lapin indiquent qu’en régulant l’ouverture des hémicanaux, IpgD limiterait la libération d’ATP extracellulaire et l’inflammation durant le processus infectieux. (Puhar et al., soumis).

3En collaboration avec Laurent Combettes, nous avons mis en évidence l’existence de microdomaines calciques associés au site d’invasion de Shigella. Ces microdomaines dépendent de l’activité du T3SS et de la signalisation liée à l’IP3. Ces microdomaines correspondent à des réponses calciques locales et transitoires, de durée anormalement longue pouvant atteindre plusieurs secondes. Nous avons montré que la formation de ces microdomaines était permise par la restriction de la diffusion de l’IP3 déterminée par le réseau d’actine polymérisée ainsi que le recrutement de récepteurs à l’IP3 au site d’invasion (Tran Van Nhieu et al., 2013). Ces microdomaines calciques conditionnent le processus invasif, ainsi que l’activation locale de mitochondries (Tran Van Nhieu et al., 2013).

Rôle de la capture par les filopodes durant l’invasion des cellules par Shigella

4Les filopodes sont de fines extensions cellulaires contenant un nombre discret de filaments d’actine, agissant comme des organelles sensoriels sondant l’environnement. Les filopodes initient la formation de structure d’adhérence cellule-matrice et cellule-cellule. Ils ont été impliqués dans des interactions cellulaires avec certains virus. Nous avons montré que durant les étapes précoces de l’interaction avec les cellules épithéliales, Shigella est capturée par des filopodes. Cette capture filopodiale est observée à la surface apicale de cellules intestinales polarisées, ce qui pourrait permettre le ciblage de sites d’invasion (Romero et al., 2011). La capture par les filopodes représenterait une stratégie bactérienne pour envahir les cellules sans adhérence constitutive, limitant ainsi la reconnaissance bactérienne par les systèmes de défense immunitaires (Carayol et Tran Van Nhieu, 2013).

5En collaboration avec l’équipe de Patricia Bassereau, nous avons montré que la force de rétraction exercée par le filopode dépend de la densité des contacts établis à l’extrémité du filopode. Nos mesures suggèrent qu’un nombre discret de T3SS permet d’induire la rétraction des filopodes avec des forces équivalentes à celles induites par des quantités saturantes de ligands aux intégrines beta1. Ces résultats suggèrent une organisation optimale des composés du complexe d’extrémité du T3SS permettant une multimérisation de récepteurs au bout du filopode et leur engagement avec les filaments d’actine sous-jacents (Romero et al., 2012).

6Nous avons montré que la dynamique d’élongation/rétraction du filopode était liée à la différence de vitesse d’assemblage de l’actine sur les filaments du filopode et sur ceux du cortex cellulaire à la base du filopode. Ainsi, le filopode se rétracte lorsque les filaments d’actine sont coiffés à l’extrémité de ce dernier. De plus la force de rétraction dépend de l’ancrage des filaments à la membrane à l’extrémité du filopode (Borschlögl et al., soumis).

Mécanisme de la localisation unipolaire d’IpaC, un composé du translocon du T3SS de Shigella

7La sécrétion par le T3SS est essentiellement localisée à un pôle de la bactérie durant l’invasion des cellules épithéliales. Cette sécrétion polaire est déterminée par la localisation unipolaire d’IpaC dans le cytoplasme bactérien avant le contact cellulaire. Les résultats obtenus suggèrent que la polarisation d’IpaC est aussi nécessaire à l’efficacité de sa sécrétion. En utilisant des formes recombinantes d’IpaC et par technique de chromatographie d’affinité, Clémence Collet a montré qu’IpaC s’associe au chaperon DnaK. Par ailleurs, un mutant dnaK présente une localisation d’IpaC diffuse, suggérant que la liaison IpaC-DnaK est requise pour la polarisation. Des expériences sont en cours visant à tester cette hypothèse.

8Par microscopie confocale à fluorescence, nous avons montré qu’IpaC et le nucléoïde présentent des localisations mutuellement exclusives. En cohérence avec l’hypothèse de l’occlusion par le nucléoïde, divers traitement induisant la dégradation de l’ADN, conduisent à une redistribution d’IpaC. Nous avons effectué des expériences de FRAP (Fluorescence Recovery after Photobleaching) afin d’évaluer les constantes de diffusion d’IpaC, ainsi que le rôle de DnaK et du nucléoïde. Ces expériences indiquent que, de manière remarquable, IpaC-GFP (Ci) montre une absence virtuelle de diffusion et que la diffusion est restreinte à la fois par DnaK ainsi que par le nucléoïde (Collet et al., en préparation).

Régulation du translocon du T3SS chez EPEC T3SS par la protéase EspC

9Les E. coli entéropathogènes sont responsables de maladies diarrhéiques chez les enfants dans les pays en voie de développement. Comme pour Shigella, la virulence des EPEC requiert un T3SS qui permet l’attachement intime des bactéries et l’affaissement des microvillosités à la surface des entérocytes, ainsi que la régulation négative de la réponse inflammatoire. Nous avons observé que la sérine protéase EspC, un autotransporteur de la famille des SPATEs (Secreted Protease Autotransporter of Enterobacteriaceae) secrété de manière indépendante du T3SS régulait les niveaux d’EspD et d’EspA, composés du translocateur du T3SS. EspC dégrade EspD et EspA de manière spécifique et régule négativement la formation du pore associé au T3SS durant l’infection des cellules (Guignot et al., soumis). Cette régulation de l’activité du pore du T3SS ne semble pas affecter l’injection des effecteurs de type III, ainsi que les remaniements du cytosquelette déterminé par ces effecteurs. Par contre, cette régulation est nécessaire pour contrôler la cytotoxicité associée au T3SS durant l’infection. Nous avons observé une régulation similaire pour les composés du translocateur des E. coli entérohémorragiques par une protéase orthologue à EspC, ce qui suggère un mécanisme généralisable aux SPATEs de bactéries extracellulaires exprimant un T3SS.

Publications

Articles originaux

10Romero S. et al. « ATP-Mediated Erk1/2 Activation Stimulates Bacterial Capture by Filopodia, which Precedes Shigella Invasion of Epithelial Cells », Cell Host Microbe, 9, 2011, 508-19.

Romero S., Quatela A., Bornschlögl T., Guadagnini S., Bassereau P., Tran Van Nhieu G., « Filopodium retraction is controlled by adhesion to its tip », J Cell Sci., 16 août 2012, PMID : 22899718.

Ehsani S., Santos J.C., Rodrigues C.D., Henriques R., Audry L., Zimmer C., Sansonetti P., Tran Van Nhieu G., Enninga J., « Hierarchies of Host Factor Dynamics at the Entry Site of Shigella flexneri during Host Cell Invasion », Infect Immun, 80(7), juin 2012, 2548-57, epub 23 avril 2012.

Wigelsworth D.J., Ruthel G., Schnell L., Herrlich P., Blonder J., Veenstra T.D., Carman R.J., Wilkins T.D., Tran Van Nhieu G., Pauillac S., Gibert M., Sauvonnet N., Stiles B.G., Popoff M.R., Barth H., « CD44 Promotes intoxication by the clostridial iota-family toxins », PLoS One, 7 (12), 2012, e51356.

Tran Van Nhieu G., Liu B.K., Zhang J., Pierre F., Prigent S., Sansonetti P., Erneux C., Kim J.K., Suh P.G., Dupont G., Combettes L., « Actin-based confinement of calcium responses during Shigella invasion », Nature Communications,4, 2013, 1567, doi : 10.1038/ncomms2561.

Vera-Robles L., Tran Van Nhieu G., Laberty-Robert C., Livage J., Sanchez C., « Flexible Electroactive Nanomaterials Biotemplated with Versatile M13 Phage Platforms », Advanced Engeneering Materials, 2013, doi : 10.1002/adem.201300006.

Revues

11Carayol N., Tran Van Nhieu G., « Tips and tricks about Shigella invasion of epithelial cells », Curr Opin Microbiol, 16(1), février 2013, 32-7.

Chapitres d’ouvrage

12Carayol N., Tran Van Nhieu G., « The inside story of Shigella invasion of epithelial cells », in Pascale Cossart et Stanley Maloy (éd.), Bacterial Pathogenesis, Cold Spring Harbor Perspectives, sous presse.

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Pour citer cet article

Référence papier

Cours et travaux du Collège de France. Annuaire 113e année, Collège de France, Paris, avril 2014, p. 944-947. ISBN 978-2-7226-0329-5

Référence électronique

Guy Tran van Nhieu, « Communication intercellulaire et infections microbiennes », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 113 | 2014, mis en ligne le 15 août 2014, consulté le 22 mai 2018. URL : http://journals.openedition.org/annuaire-cdf/2707

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Auteur

Guy Tran van Nhieu

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Droits d’auteur

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