Impact de l’expression des β-1,2 mannosides pariétaux de Candida albicans sur la virulence

par Flavie Courjol

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Sous la direction de Chantal Fradin.

Soutenue le 29-01-2014

à Lille 2 , dans le cadre de École doctorale Biologie-Santé (Lille) , en partenariat avec Inflammation: mécanismes et régulation et interactions avec la nutrition et les candidoses (laboratoire) .


  • Résumé

    Les β-1,2 oligomannosides (β-Mans), dont la présence est relativement rare dans le monde vivant, font partie des facteurs de C. albicans contribuant à sa virulence. Ils sont retrouvés dans la paroi de la levure associés aux N-glycannes d’un haut polymère de mannoses lié à un peptide, le phosphopeptidomannane (PPM) et des mannoprotéines (MPs) ainsi qu’à la copule glycannique d’un glycolipide de la famille des mannose-inositol-phosphocéramides, le phospholipomannane (PLM). Les mécanismes de reconnaissance des β-Mans par l’hôte dépendent du degré de polymérisation des oligomannosides et des molécules qui les portent. Une famille de 9 enzymes, les β-1,2 mannosyltransférases (Bmts), permettent la biosynthèse des β-Mans de C. albicans. Ces enzymes ont des fonctions distinctes car leur activité a une spécificité assez stricte qui dépend du glycoconjugué et de l’étape de β-mannosylation. Le travail présenté dans cette thèse s’est appuyé sur la spécificité des Bmts, principalement celles initiant la biosynthèse des β-Mans (Bmt1: N-mannanes acido stables – Bmt2: N-mannanes acido labiles – Bmt5: PLM) pour définir i) le rôle respectif des β-Mans dans la virulence de C. albicans et ii) la contribution des différents glycoconjugués dans l’expression de surface des β-Mans. Une grande partie de l’étude a reposé sur la génération de doubles mutants (bmt1bmt2δ) et (bmt2bmt5δ) exprimant des β-Mans uniquement sur une fraction ou un type de glycoconjugué et d'un triple mutant (bmt1bmt2bmt5δ) n’exprimant plus de β-Mans. Nous avons tout d’abord réévalué la β-mannosylation des MPs qui était jusqu’à présent déduite de celle du PPM. En analysant les O-mannosides des mutants bmtsδ, nous avons pu mettre en évidence l’implication de Bmt1 et Bmt3, qui ajoutent respectivement le 1er et le 2ème β-mannose, dans la O-mannosylation des MPs. L’analyse de la β-mannosylation des MPs et d’une protéine recombinante chez le mutant bmt1δ a mis en évidence le rôle essentiel de Bmt1 dans ce processus. L’analyse en immunofluorescence des différents mutants a montré que seul le PPM et les MPs sont responsables de l’expression de surface des β-Mans. Cette expression a un impact inattendu sur la virulence dans des modèles murins de candidoses disséminées. Les souches exprimant des β-Mans en surface sont en effet moins virulentes que les mutants présentant des défauts de β-Mannosylation. Les mutants, principalement bmt1bmt2bmt5δ sont néanmoins moins virulents chez des souris n’exprimant plus la galectine 3, lectine reconnaissant les β-Mans. Ces résultats montrent le double rôle des β-Mans selon leur localisation et le conjugué qui les porte: d’une part ils permettent à l’hôte d’éliminer la levure via la galectine 3 et d’autre part ils peuvent contribuer à sa virulence via certainement le PLM. La β-mannosylation du PLM est indispensable pour l’activité inflammatoire du PLM sur les macrophages et sa modulation peut entraîner la résistance de la levure à certains antifongiques. La régulation de la β-mannosylation de ses glycoconjugués est un moyen pour C. albicans de s’adapter à différentes conditions. La β-mannosylation du PPM et des MPs est réduite à 37°C et lorsque le pH diminue, pouvant ainsi permettre à la levure d’être moins reconnue in vivo et d’échapper aux mécanismes de défense de l’hôte. Nous avons pu également mettre en évidence un mécanisme permettant à C. albicans de changer de sérotype en inactivant Bmt1. Ce mécanisme qui n’est pas encore parfaitement décrit, permet à la levure de mieux coloniser le tube digestif de souris. Nos résultats mettent ainsi en évidence d’une part l’expression complexe des β-Mans dans la paroi de C. albicans et leur rôle dans la virulence en fonction de leur localisation et d’autre part l’adaptation de la levure à différents environnements.

  • Titre traduit

    Impact of cell wall β-1,2 mannosides expression on Candida albicans virulence


  • Résumé

    Β-1,2 oligomannosides (β-Mans) are rare in the living world and are considered as factors contributing to C. albicans virulence. They are present in the cell wall associated to N-glycans of a high mannose polymer linked to a peptide, the phosphopeptidomannan (PPM) and to mannoproteins (MPs) and they are part of the glycan moiety of a glycolipid from the mannose-inositol-phosphoceramid family, the phospholipomannan (PLM). Recognition of β-Mans by the host depends on their polymerization degree and molecules they are associated to. A family of nine enzymes, β-1,2 mannosyltransferases (Bmts), is involved in β-Mans biosynthesis of C. albicans. These enzymes have distinct functions with specificities of substrate and step of β-mannosylation. According to these specificities, especially for initiation of β-Mans biosynthesis (Bmt1: acid stable N-mannan- Bmt2: acid labile N-mannan- Bmt5: PLM), the thesis project was designed to define i) the respective role of β-Mans in C. albicans virulence and ii) the contribution of the different cell wall glycoconjugates in β-Mans surface expression. Double mutants (bmt1bmt2δ and bmt2bmt5δ) expressing β-Mans only on a fraction or a type of glycoconjugate and a triple mutant (bmt1bmt2bmt5δ) expressing no more β-Mans have been generated. We have first reassessed MPs β-mannosylation which was originally deduced from the PPM one. After analysis of O-mannosides from bmtsδ mutants, we have evidenced that Bmt1 and Bmt3 are involved in MPs O-mannosylation by adding the first and the second β-mannose, respectively. β-mannosylation of both MPs and a recombinant protein in bmt1δ mutant was checked and we evidenced an essential role of Bmt1 in this process. Immunofluorescence assays using the different mutants revealed that PPM and MPs are responsible for β-Mans surface expression. Expression of β-Mans at the cell surface had an unexpected impact on virulence in two murine models of disseminated candidiasis. Strains expressing superficial β-Mans were less virulent than mutants with β-mannosylation defects. These mutants, mainly bmt1bmt2bmt5δ, were nevertheless less virulent in mice which do not express galectin-3, lectin that binds β-Mans. These results show different biologic properties of β-Mans depending on their localization and the conjugate they are associated to: they can enable yeast clearance via galectin 3 but they can also contribute to virulence certainly via PLM. PLM β-mannosylation is essential for the glycolipid inflammatory activities in macrophages and its modulation can lead to yeast resistance to some antifungals. Regulation of glycoconjugates β-mannosylation enables C. albicans to adapt to different conditions. PPM and MPs β-mannosylation is reduced at 37°C and at lower pH, which can help C. albicans to counteract host defense in vivo as it is then less recognized by galectin 3. We have also evidenced a mechanism by which C. albicans can switch serotype after Bmt1 inactivation. This mechanism, not completely described, allows the yeast to better colonize the murine digestive tract. Our results highlight both the complex expression of β-Mans in C. albicans cell wall and their role in virulence according to their localization and the adaptation of the yeast to different environments.


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  • Détails : 1 vol. (178 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 74-80, 162-178

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  • Cote : 50.379-2014-1
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