Une protéine effectrice de type IV de Legionella pneumophila supprime les activités des Argonautes humaines et favorise la pathogénie en macrophages

A Legionella pneumophila type IV-secreted effector suppresses human Argonaute activities and promotes pathogenicity in macrophages

• Auteur / Autrice : Justine Toinon
• Direction : Lionel Navarro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 30/09/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Patricia Doublet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria-Carla Saleh, Sarah Gallois-Montbrun, Clément Carré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patricia Doublet, Sébastien Pfeffer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines kinases

Legionella pneumophila

Relations hôte-bactérie

MicroARN

ARN interférence

Mots clés libres

Legionella pneumophila

ARN interférence

MicroARN

Suppresseur d’ARN interférence

Argonaute

Plateforme de liaison aux argonautes

Pathogénie bactérienne

Legionella pneumophila

RNA interference

MicroRNA

RNA silencing suppressor

Argonaut

Argonaut link platform

Résumé

L'ARN interférence (ARNi) est un mécanisme ancestral de régulation génique dirigé par des petits ARN non codants, incluant les microARN (miARN). Les miARN sont présents chez un grand nombre d'organismes eucaryotes et ont été caractérisés dans divers processus biologiques. Au cours de la dernière décennie, les miARN des plantes et des mammifères sont apparus comme des régulateurs majeurs des interactions hôtes-bactéries pathogènes. En effet, ils contrôlent de multiples étapes des infections bactériennes. De manière intéressante, le phytopathogène Pseudomonas syringae sécrète des protéines effectrices de type III qui suppriment différentes étapes de la voie des miARN chez les plantes pour promouvoir la maladie. Cependant, nous ignorons encore si les bactéries pathogènes des mammifères auraient pu développer des stratégies analogues. Nous montrons ici que la protéine effectrice de type IV LegK1 produite par Legionella pneumophila supprime les activités des miARN en cellules humaines. Ceci nécessite à la fois son activité sérine/thréonine kinase ainsi qu’une plateforme de liaison aux Argonautes (Ago). Nous avons découvert que LegK1 n’interagissait pas seulement avec les protéines Ago1, Ago2 et Ago4 humaines, mais aussi avec d’autres composants du « miRNA-Induced Silencing Complex (miRISC) ». De plus, LegK1 favorise la croissance de L. pneumophila à la fois chez son hôte naturel, l’amibe et en macrophages humains. Enfin, nous démontrons que Ago4 humain est une cible génétique majeure de LegK1. Ces résultats démontrent qu'une bactérie pathogène de l'homme peut supprimer directement l'ARNi et promouvoir ainsi la pathogénie bactérienne.

RNA interference (RNAi) is an ancestral gene silencing mechanism orchestrated by short non-coding small RNAs, including microRNAs (miRNAs). miRNAs are present in a wide range of eukaryotic organisms and have been characterized in diverse biological processes. During the past decade, plant and mammalian miRNAs have emerged as major regulators of host-bacteria interactions by controlling multiple steps of bacterial infections. As a counter-defense mechanism, type III-secreted effectors from a phytopathogenic Pseudomonas syringae strain were found to suppress different steps of the plant miRNA pathway to enable disease. However, it remains unknown whether mammalian pathogenic bacteria could have evolved similar strategies. Here, we report that the Legionella pneumophila type IV-secreted effector LegK1 efficiently suppresses miRNA activities in human cells. This phenomenon requires both its known eukaryotic-like serine/threonine kinase activity and a newly identified Argonaute (Ago)-binding platform. We found that LegK1 not only interacts with human Ago1, Ago2 and Ago4 but also with other components of the miRNA-induced silencing complex (miRISC). Furthermore, LegK1 was found to promote L. pneumophila growth in both its natural host amoeba and in human macrophages, highlighting its biological relevance in bacterial pathogenesis. Finally, we demonstrated that human Ago4 is a major genetic target of LegK1, whose targeting is required to promote growth of L. pneumophila in human macrophages. Altogether, these findings provide the first evidence that a human pathogenic bacterium can directly suppress RNAi to promote pathogenicity.