Characterization of the subcellular localization of Sirtuin 2 during infection with Listeria monocytogenes

par Jorge Pereira

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Microbiologie

Sous la direction de Mélanie Hamon.

Soutenue le 07-12-2017

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Unité des Interactions Bactéries-Cellules (Paris) (laboratoire) et de Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Jonathan Weitzman.

Le jury était composé de Mélanie Hamon, Jonathan Weitzman, Hélène Bierne, David Holden, Sandrine Étienne-Manneville.

Les rapporteurs étaient Hélène Bierne, David Holden.

  • Titre traduit

    Caractérisation de la localisation subcellulaire de la Sirtuin 2 pendant l'injection par listeria monocytogenes


  • Résumé

    Listeria monocytogenes est l'un des meilleurs organismes modèles pour l'étude des interactions bactérie-hôte. Ce pathogène intracellulaire facultatif peut infecter, survivre et se répliquer dans le cytoplasme des cellules eucaryotes, démontrant la co-évolution étroite de Listeria avec son hôte. Le style de vie intracellulaire de ce pathogène implique la manipulation de divers composants de la cellule hôte, dont l'un est la chromatine. En induisant des modifications de la chromatine au niveau des histones, Listeria peut influencer le programme transcriptionnel de l'hôte. Ce projet de thèse porte sur une modification spécifique des histones, la désacétylation de la lysine 18 de l'histone H3, induite par la désacétylase de l'hôte Sirtuin 2 (SIRT2) lors de sa relocalisation du cytoplasme vers le noyau pendant l'infection. Le détournement de SIRT2 par Listeria fournit un système idéal pour étudier les mécanismes de la localisation subcellulaire de SIRT2, qui est mal comprise, et c'est le but de cette thèse. En utilisant la spectrométrie de masse, nous avons identifié une nouvelle modification posttraductionnelle de SIRT2, la phosphorylation de la sérine 25 (S25), ciblée spécifiquement par l'infection, et essentielle pour l'association de SIRT2 à la chromatine. Nous avons caractérisé le complexe moléculaire impliqué dans la déphosphorylation de SIRT2-S25 et nous montrons que cette modification est essentielle pour contrôler la fonction de SIRT2 en tant que répresseur transcriptionnel, et est nécessaire pour une infection efficace. Notre approche protéomique a aussi permis la caractérisation d'un interactome de SIRT2. De nombreuses protéines ont été identifiées et quelques-unes ont été confirmées et étudiées pour leur rôle dans le transport nucléo-cytoplasmique de SIRT2. De plus, une collaboration au laboratoire a mis au jour un mécanisme de subversion de la réponse aux dommages de l'ADN de l'hôte par Listeria. Dans son ensemble, ce travail a contribué à la compréhension de mécanismes originaux de l’interaction entre les bactéries et la chromatine et a révélé un processus cellulaire contrôlant la localisation subcellulaire et la fonction de la protéine de l’hôte SIRT2.


  • Résumé

    One of the best model organisms for the study of bacterial-host interactions is Listeria monocytogenes. This facultative intracellular pathogen can infect, survive, and replicate in the cytoplasm of eukaryotic cells, demonstrating the close co-evolution of Listeria with itshost. The intracellular life style of this pathogen involves manipulation of various host cellcomponents, one of which is chromatin. By inducing chromatin modifications at the level of histones, Listeria can influence the transcriptional program of the host. This thesis focuses on one specific histone modification, deacetylation of histone H3 of lysine 18, which is induced by the host deacetylase Sirtuin 2 (SIRT2) upon its relocalization from the cytoplasmto the nucleus during infection. Hijacking of SIRT2 by Listeria provides an ideal system tostudy the mechanisms of SIRT2 subcellular localization, which is poorly understood, and is the purpose of this thesis. By using mass spectrometry we have identified a novel posttranslational modification of SIRT2, Serine 25 (S25) phosphorylation, specifically targeted byinfection, and essential for SIRT2 chromatin association. We have characterized themolecular complex involved in dephosphorylating SIRT2-S25 and we show that this modification is essential for controlling SIRT2 function as a transcriptional repressor andnecessary for productive infection. Our proteomic approach further allowed the characterization of a SIRT2 interactome. Many proteins were identified and a few wereconfirmed and studied for their role in nucleo-cytoplasmic shuttling of SIRT2. In addition, a laboratory collaboration uncovered a mechanism for subversion of the host DNA DamageResponse by Listeria. As a whole, this work has contributed to the understanding of original mechanisms of chromatin-bacteria cross talk, and has revealed a cellular process controlling subcellular localization and function of the host protein SIRT2.

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