Etude de la vie intracellulaire d'Ehrlichia ruminantium, bactérie pathogène responsable de la cowdriose : autophagie et effecteurs du système de sécrétion de type IV.

Study of the intracellular life of Ehrlichia ruminantium, a pathogenic bacterium responsible for heartwater : autophagy and effectors of the type IV secretion system

• Auteur / Autrice : Stéphanie Silou
• Direction : Olivier Gros, Damien Meyer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Antilles
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Milieu insulaire tropical à risques : protection, valorisation , santé et développement (Pointe-à-Pitre)
• Jury : Président / Présidente : Matthieu Arlat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Gros, Damien Meyer, Matthieu Arlat, Annette C. Vergunst, Matteo Bonazzi, Marie Umber, Stephanie Guyomard Rabenirina
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Annette C. Vergunst, Matteo Bonazzi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cultures cellulaires

Aspect moléculaire

Mots clés libres

Ehrlichia ruminantium

Bactérie intracellulaire

Autophagie autophagy and effectors of the type IV secretion system

Système de sécrétion de type IV

Effecteur

Transcriptome

Ehrlichia ruminantium

Intracellular bacteria

Autophagy

Type IV secretion system

Effector

Transcriptomics

Résumé

Ehrlichia ruminantium est une alpha-protéobactérie à Gram-négatif de la famille des Anaplasmataceae, responsable d’une maladie tropicale mortelle chez les ruminants domestiques et sauvages, la cowdriose. E. ruminantium est une bactérie intracellulaire obligatoire, transmise par les tiques du genre Amblyomma. En raison de son fort impact sur l’élevage en zone tropicale, il est crucial de proposer des méthodes de lutte efficaces contre cette maladie. La question centrale de cette thèse était de mieux comprendre et appréhender la pathogenèse d’Ehrlichia ruminantium, notamment en identifiant et caractérisant les déterminants moléculaires qui permettent à la bactérie de contrôler la cellule hôte et de s’y répliquer. Un premier volet de cette étude nous a permis d’identifier Erip1 comme un effecteur de type IV essentiel pour l’infection par E. ruminantium en inactivant l’expression du gène par un peptide nucleic acid (PNA) ciblant erip1. Nous avons ainsi montré qu’une répression ciblée d’un gène est maintenant possible chez E. ruminantium. Par des approches d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP-seq) nous avons montré qu’Erip1 ciblerait plusieurs régions du génome bovin. Cette protéine se fixe notamment sur six promoteurs dont celui de MRP14 et de deux ARN non codants (ARNsno et ARNlnc). Le second volet de cette thèse s’est attaché à étudier cinq effecteurs de type IV prédits et conservés chez les Anaplasmataceae. L’étude de la sécrétion type IV-dépendante par un système rapporteur hétérologue chez Legionella pneumophila n’a pas permis de confirmer que ces protéines sont sécrétées par le système de sécrétion de type IV. Cette partie du projet devra donc être poursuivie dans un système plus proche de notre modèle d’étude. Le dernier volet de ces travaux de recherche a montré que l’autophagie est un mécanisme physiologique essentiel pour le développement de la bactérie dans sa cellule hôte. En effet, l’utilisation de la Spautin-1, inhibiteur de la Beclin-1, dans une culture de cellules endothéliales bovines réprime E. ruminantium. Pour terminer, une analyse du transcriptome par une approche RNA-seq, nous a permis d’identifier que la voie de biosynthèse du cholestérol endogène est induite au cours de l’infection. Nous avons aussi montré que la Spautin-1 induit une répression de 448 protéines à 48h post-infection. Parmi ces gènes réprimés, nous retrouvons ceux de la famille des map1, des virB/virD4 mais également le super régulateur erxR. L’ensemble des résultats de cette thèse permettent de mieux comprendre la prise de contrôle de la cellule hôte par Ehrlichia ruminantium et constitue un pas de plus dans la lutte contre ce pathogène.

Ehrlichia ruminantium is a Gram-negative alpha-proteobacterium of the Anaplasmataceae family, responsible for heartwater, a fatal tropical disease in domestic and wild ruminants. E. ruminantium is an obligate intracellular bacterium, transmitted by ticks of the genus Amblyomma. Because of its strong impact on livestock production in tropical areas, it is of primary importance to propose efficient control methods against this disease. The central question of this thesis is to better understand the pathogenesis of Ehrlichia ruminantium, in particular by identifying and characterizing the molecular determinants that allow the bacterium to control the host cell and to replicate. A first part of this study allowed us to identify Erip1 as an essential type IV effector for E. ruminantium infection, by inactivating the expression of the gene by a nucleic acid peptide (PNA) targeting erip1. We showned that targeted repression of a gene is now possible in E. ruminantium. Using chromatin immunoprecipitation (ChIP-seq) approaches, we showed that Erip1 targets several regions of the bovine genome. This protein binds to six promoters including MRP14 and two non-coding RNAs (snoRNA and lncRNA). The second part of this thesis focused on the study of five predicted and conserved type IV effectors in the Anaplasmataceae. The study of type IV-dependent secretion in a heterologous reporter system in Legionella pneumophila did not confirm that these proteins are secreted in a type IV secretion system manner. This part of the project will therefore have to be continued in a system closer to our study model. The last part of this research work showed that autophagy is an essential physiological mechanism for the development of the bacteria in its host cell. Indeed, the use of Spautin-1, an inhibitor of Beclin-1, in a culture of bovine endothelial cells represses E. ruminantium. Finally, a transcriptome analysis using an RNA-seq approach allowed us to identify that the endogenous cholesterol biosynthetic pathway is induced during infection. We also showed that Spautin-1 induces a repression of 448 proteins at 48h post-infection. Among these repressed genes, we find those of the map1 family, virB/virD4 but also the super regulator erxR. All the results of this thesis allow a better understanding of the control of the host cell by Ehrlichia ruminantium and constitute a further step in the fight against this pathogen.