Altération du protéome de la cellule hôte en réponse à l'infection par listeria monocytogenes

Alteration of host cell proteome during infection by Listeria monocytogenes

• Auteur / Autrice : Julien Malet
• Direction : Pascale Cossart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Microbiologie Procaryote et Eucaryote
• Date : Soutenance le 17/11/2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité des Interactions Bactéries-Cellules (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Marc Nadal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Gorvel, David Ribet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alice Lebreton, Jean Gruenberg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéolyse

Interactions hôte-pathogène

Listeria monocytogenes

Lysosomes

Cathepsines

Bactéries phytopathogènes

Protéome

Listériolysines

Mots clés libres

Listeriolysine O

Listeria monocytogenes

Listeriolysin O

Listeria monocytogenes

Résumé

Listeria monocytogenes est une bactérie pathogène responsable de la listériose chez l’homme. Cette bactérie est capable d’envahir et de se répliquer dans des cellules phagocytaires et non-phagocytaires de l’hôte. De fait, Listeria interagit et interfère avec de nombreux composants cellulaires au cours de sa réplication. Mon projet de thèse s’est focalisé sur les altérations du protéome des cellules infectées par Listeria. Je me suis en particulier intéressé à l’activation de protéases de l’hôte et aux dégradations de certains facteurs cellulaires en réponse à l’infection.Une analyse protéomique de cellules humaines traitées avec la Listeriolysine O (LLO), une toxine secrétée par Listeria formant des pores dans les membranes cellulaires, nous a permis d’identifier plusieurs dizaines de facteurs cellulaires dégradés en réponse à l’exposition à cette toxine.Nous avons pu confirmer la dégradation de ces protéines dans le contexte d’une infection par Listeria in vitro (dans un modèle de cellules en culture) et in vivo (dans un modèle animal). Nous anticipons que la dégradation de ces protéines, impliquées dans différentes fonctions cellulaires, joue un rôle au cours de l’infection par Listeria en modifiant la physiologie des cellules hôte.Nous avons en parallèle mis en évidence que Listeria interfère avec le fonctionnement des lysosomes. Nous avons montré que la LLO déstabilise les lysosomes des cellules hôtes et induit leur perméabilisation. Ceci permet la libération de certaines protéases lysosomales, telles que les cathepsines, dans le cytosol des cellules hôte. Ces cathepsines, une fois libérées, pourraient alors cliver différentes protéines cytosoliques et ainsi modifier la physiologie des cellules infectées.L’ensemble de mes travaux a permis de montrer que Listeria interfère avec le fonctionnement de nombreuses protéases de l’hôte et induit la dégradation de plusieurs facteurs cellulaires. Ces cibles dégradées constituent une nouvelle classe de protéines dont nous pouvons maintenant tester le rôle potentiel dans l’infection. Mes travaux ont d’autre part permis de montrer que d’autres toxines bactériennes, similaires à la LLO, induisent également des altérations du protéome des cellules hôtes. Ceci suggère que les mécanismes identifiés avec Listeria sont conservés entre différentes classes de pathogènes bactériens.

Listeria monocytogenes is a foodborne pathogen responsible for human listeriosis which invade and replicate in both phagocytic and non-phagocytic cells. Listeria intracellular life cycle involves interference with host cell components. My PhD project aims to characterize host cell proteome modifications in cells infected by Listeria. I focused my research on host proteases activation and the degradation of host cell proteins in response to infection. A proteomic analysis performed on cells treated with purified Listeriolysin O (LLO), a pore forming toxin secreted by Listeria, identified more than 90 proteins degraded in response to the toxin. We validated the degradation of these proteins using both in vitro and in vivo models of Listeria infection. We anticipate that the degradation of these proteins can significantly impact the infection process through the modification of host cell physiology. In parallel, we identified that Listeria impairs lysosomal functions. We demonstrate that extracellular Listeria, via LLO secretion, alter lysosomal integrity in epithelial cells. LLO induces lysosomal membrane permeabilization and the release of lysosomal proteases in the host cytosol. The release of such proteases, which remain transiently active, may alter cellular physiology by degrading different cytosolic factors. Altogether, my results highlight how Listeria reshapes the host proteome by altering the activation or localization of host proteases and by inducing protein degradations. My data also establish that other bacterial toxins close to LLO also induce proteome modifications, thus unveiling that these mechanisms are shared among different class of bacterial pathogens.