Approche multi-échelles (élevage, cellule, -omique) des mécanismes de transmission inter-espèces d’Anaplasma phagocytophilum et de sa circulation chez les bovins

Study of inter-species transmission and intra-cattle herd circulation of Anaplasma phagocytophilum using a multi-scale approach (herd, cell, -omic)

• Auteur / Autrice : Anne-Claire Le Corre
• Direction : Henri-Jean Boulouis, Nadia Haddad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 20/12/2017
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie moléculaire et immunologie parasitaires
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Vachiery
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri-Jean Boulouis, Nadia Haddad, Luc Chabanne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Annick Linden, Benoît Jaulhac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations hôte-virus

Protéobactéries alpha

Anaplasmose bovine

Mots clés libres

Anaplasma phagocytophilum

Homme

Bovin

Cellules hôtes

Barrière d'espèce

Réservoir

Anaplasma phagocytophilum

Human

Cattle

Host cells

Species barrier

Reservoir

Résumé

Anaplasma phagocytophilum est une alpha-protéobactérie à multiplication intracellulaire stricte transmise par les tiques du genre Ixodes sp. Responsable notamment des anaplasmoses granulocytaires bovine et humaine, elle peut également infecter de nombreux mammifères, tels les ruminants sauvages ou les rongeurs. En Europe, plusieurs cycles, encore mal connus, semblent coexister et impliquer des hôtes (réservoirs et victimes) différents. Cela semble être en particulier le cas pour les souches bovines et humaines, conduisant à supposer que les souches bovines ne seraient pas zoonotiques. Du fait de sa localisation intracellulaire in vivo, et plus particulièrement au sein des polynucléaires neutrophiles des hôtes vertébrés, la culture d’A. phagocytophilum au laboratoire expose à d’importantes difficultés méthodologiques. De ce fait, la compréhension des relations entre la bactérie et ses hôtes (mammifères et tiques vectrices) n’a conduit à ce jour qu’à un nombre restreint de publications. Cette thèse s’intéresse à ces interactions, que j’ai abordées sciemment à différents niveaux. Dans un premier temps, l’étude épidémiologique menée en troupeau bovin nous a permis de mettre en évidence une diversité génétique importante parmi les souches y circulant, et nous a amenés à formuler l’hypothèse que les bovins pourraient jouer un rôle en tant que réservoirs de l’infection. Différents mécanismes, notamment l’échappement à la réponse immunitaire de l’hôte, l’absence de protection croisée entre souches et peut-être la sanctuarisation de l’infection dans des cellules niches, permettraient d’expliquer ce rôle de réservoir. L’étude de l’infection des cellules endothéliales, effectuée afin d’explorer leur rôle en tant que cellules niches d’une part et leur implication dans la barrière d’espèce d’autre part, a conduit à envisager que ces cellules pourraient permettre le passage des bactéries vers le courant sanguin, mais a priori pas leur multiplication. Afin d’amorcer l’exploration de la réponse transcriptomique d’A. phagocytophilum lors du changement d’hôte (vertébré vs invertébré), nous avons soumis des cultures de cellules de tiques infectées à un choc thermique, ce qui nous a permis de suggérer qu’un nombre restreint de mécanismes transcriptomiques est mis en jeu en réponse au choc thermique induit par le changement d’hôte vertébré/invertébré. Néanmoins, la capacité d’A. phagocytophilum à répondre à un stress thermique plus important est bien maintenue. Les protéines que nous avons identifiées comme les plus différentiellement exprimées au cours de cette étude pourraient s’avérer jouer un rôle préférentiel dans l’infection du vecteur ou du mammifère. La technique du double-hybride en système de levure, expérimentée dans la dernière partie de ce travail, et qui nous a permis de mettre en évidence trois interacteurs pour APH_0032, protéine de la membrane vacuolaire, pourrait s’avérer intéressante pour étudier les interactions de ces protéines vis-à-vis des banques d’ADNc de vertébré et de tique, mais aussi pour explorer le tropisme tissulaire des souches, puisque notre équipe a précédemment mis en évidence le fait qu’un allèle particulier d’APH_0032 est associé aux avortements bovins. . Ces approches complémentaires posent la question des fondements d’une telle variabilité génétique et d’une telle diversité d’hôtes chez une bactérie intracellulaire obligatoire et ouvrent un grand champ de perspectives

Anaplasma phagocytophilum is an obligate intracellular alphaproteobacterium, mainly transmitted by Ixodes ticks. It is the causative agent of bovine and human granulocytic anaplasmosis and can infect various mammalian species, including rodents and wild ruminants. Several epidemiological cycles may coexist in Europe. In particular, human and bovine strains seem to belong to distinct cycles, which leads to the hypothesis that cattle strain are not zoonotic. Due to its intracellular location in vivo inside granulocyte neutrophils, A. phagocytophilum culture is challenging and leads to several methodological difficulties. This explains why few studies have so far been performed in order to explore the interactions between this bacterium and its host species (mammals and ticks). In order to investigate these interactions at different levels, I performed four complementary studies. First, our epidemiological study in cattle herd highlighted the genetic diversity of strains circulating in the herds and challenges the role of cattle as a reservoir for A. phagocytophilum. The infections of endothelial cells that we performed to study the role of these cells as niche cells and/or determinants of species barrier during A. phagocytophilum infection led us to consider that endothelial cells could host A. phagocytophilum during their transmission from dermis to blood, without allowing their multiplication. For studying A. phagocytophilum transcriptomic reactions during the transmission from tick to vertebrate host, we submitted infected tick cells to heat shocks. Our results suggest that few transcriptomic events are induced during this transmission. Nevertheless, A. phagocytophilum is able to respond to non-physiological heat stress. We identified differentially expressed proteins, which could play an important role during tick or mammal infection. The yeast two hybrid analysis allowed us to detect three host cell interactors to APH_0032, an A. phagocytophilum vacuolar membrane protein. This technique could be applied for studying the molecular interactions involving proteins that where differentially expressed during heat shock, for example. Finally, our four complementary studies raise the question of the basis for such genetic variability and host diversity within an obligate intracellular bacterium and open up a wide field of perspectives