Transport des acides aminés et virulence nutritionnelle de Francisella tularensis

300 Pages·2017·13.82 MB·French

by  Gaël Gesbert

Transport des acides aminés et virulence nutritionnelle
de Francisella tularensis
Gaël Gesbert
To cite this version:
GaëlGesbert. TransportdesacidesaminésetvirulencenutritionnelledeFrancisellatularensis. Micro-
biologieetParasitologie. UniversitéRenéDescartes-ParisV,2014. Français. ￿NNT:2014PA05T023￿.
￿tel-01071293￿
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Université Paris Descartes – Faculté de Médecine

Thèse de Doctorat en sciences présentée par

Gaël Gesbert

Pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Paris Descartes

Ecole Doctorale Gc2iD – Spécialité : Infectiologie, Microbiologie

Transport des acides aminés
et virulence nutritionnelle
Francisella tularensis
de

!!!!!!! !!!!!!!!!

Soutenue publiquement le 25 septembre 2014, devant le jury composé de :

Dr. Alain Charbit Inserm, Univ. Paris 5 Directeur de thèse
Pr. Xavier Nassif Inserm, AP-HP, Univ. Paris 5 Président du jury
Pr. Max Maurin Inserm, PU-PH, Univ. Grenoble Rapporteur
Pr. Michel Simonet Inserm, CHRU Lille, Univ. Lille 2 Rapporteur
Pr. Olivier Dussurget Institut Pasteur, Univ. Paris 7 Examinateur
Dr. Ludovic Tailleux Institut Pasteur, Paris Examinateur

Université Paris Descartes – Faculté de Médecine

Thèse de Doctorat en sciences présentée par

Gaël Gesbert

Pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Paris Descartes

Ecole Doctorale Gc2iD – Spécialité : Infectiologie, Microbiologie

Transport des acides aminés
et virulence nutritionnelle
Francisella tularensis
de

!!!!!!! !!!!!!!!!

Soutenue publiquement le 25 septembre 2014, devant le jury composé de :

Dr. Alain Charbit Inserm, Univ. Paris 5 Directeur de thèse
Pr. Xavier Nassif Inserm, AP-HP, Univ. Paris 5 Président du jury
Pr. Max Maurin Inserm, PU-PH, Univ. Grenoble Rapporteur
Pr. Michel Simonet Inserm, CHRU Lille, Univ. Lille 2 Rapporteur
Pr. Olivier Dussurget Institut Pasteur, Univ. Paris 7 Examinateur
Dr. Ludovic Tailleux Institut Pasteur, Paris Examinateur
Unité de pathogénie des infections systémiques, Inserm 1151 équipe 11
Institut Necker Enfant Malade, Université Paris Descartes
Bâtiment Leriche – Porte 9
14 rue Maria Helena Viera Da Silva
75014 Paris
« La théorie, c’est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique c’est quand tout
fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Ici, nous avons réuni théorie et pratique : Rien
ne fonctionne et personne ne sait pourquoi. »
Albert Einstein

« Si l’objectif n’est pas précis, la connerie, elle, le sera. »
Professeur Matula

!
!
! !
Remerciements
Comment ne pas commencer par un merci ?

Un immense Merci à Alain Charbit et à Karin Meibom non seulement de m’avoir accueilli
dans l’équipe Francisella mais aussi de m’avoir guidé et aiguillé durant ces trois années de
thèse.

Un grand merci à Xavier Nassif de m’avoir accueilli dans son laboratoire et d’avoir accepté
de prendre la direction de mon jury de thèse.

Merci à Max Maurin et à Michel Simonet d’avoir accepté d’être les rapporteurs de ma thèse.

Merci à Olivier Dussurget et à Ludovic Tailleux d’avoir examiné mes travaux.

Merci à toute l’unité 1151, présente et passée, pour leur aide, leur soutien et leur bonne
humeur :
Monique Barel pour sa gentillesse, Elodie Ramond pour ces trois ans en commun,
Emmanuelle Bille pour son humour, Matthieu Coureuil pour ses débats, Olivier Join-Lambert
pour son décalage, Hervé Lecuyer pour son journal à table, Jean Bergounioux pour sa
simplicité, Anne Jamet au nom de la musique, Marion Dupuis pour ses conseils, Daniel
Euphrasie pour son humour noir, Eric Frapy pour apple, Julie Meyer pour sa motivation,
Fabiola Tros pour ces idées, Héléna Capel Malo pour son accent, Florence Miller pour ses
histoires, Jennifer Diepedale pour ses conseils, Guillaume Postic pour les fraises de Plougastel
et Terry Brissac pour un peu de tout.

Mes remerciements vont tout particulièrement à ma grande Famille. A mon Papa, pour
l’exemple qu’il m’a toujours donné, à ma Maman car il n’en existe pas deux comme elle, à
mes frères, Fabien pour son ingéniosité et Cédric qui m’étonnera toujours. Sans vous rien
n’aurait été possible. Merci de m’avoir aidé à chaque étape de ma vie. Mes remerciements
vont aussi à mes grands-parents, oncles, tantes, cousins, cousines de Bretagne qui en plus de
me faire découvrir le foot, la musique et mille autres choses m’ont donné le goût du savoir.
Sans oublier mes deux filleules, Claire-Maire et Sarah, qui m’impressionnent toujours.
Je me dois aussi de remercier tout ceux qui m’ont soutenu durant toutes mes études et avec
qui j’ai pu réaliser de nombreux projets, souvent farfelus. Florent, on a bien grandi depuis le
ski ; Pilou, il va falloir que tu retournes au Chili pour ce que tu m’avais promis. Cass, Guim,
Guen, Elisabeth et Pascal pour la formidable famille Frey. Guy-Alain, Bruno, Sébastien,
Christian, Sylviane, Olivier et Nada pour la non moins formidable famille Nicol. Les Cadot,
car ils vivent ce qu’il pensent. Benoit pour m’avoir ouvert au monde de la guitare et m’avoir
fait confiance. Les Padres Bruno, Thierry, JBR, François, Marco, Olivier et Marc pour leurs
réponses à mes questions et pour m’avoir fait grandir. Merci à toutes les équipes des
aventures BAFA, Sydney 2008, Madrid 2010, Rio 2013, Frats anim et Sweat Blanc, Camps
ski, Scouts et Guides de France, Générations Solidaires pour Elancourt, toutes celles que
j’oublie et toutes les futures. Vous m’avez montré qu’ensemble rien n’est impossible. À tous
les jeunes, enfants ou ados, qu’il m’a été donné de rencontrer durant ma vie d’animateur, et
que j’ai vu grandir. Vous m’avez fait découvrir qu’il y a plus de bonheur à donner qu’à
recevoir. Tous ceux qui, à force de taper dans la balle, sont devenus des amis, JB, Arnaud,
Alexandre, Clément, Matthieu… Tous ceux avec qui j’ai refait le monde durant cent soirées.
Toute l’équipe QTS1 avec qui j’ai tant appris durant ces 5 années, Madelyne, Hélène, Pascal,
Marielle, la famille Aguessy, Monique,… Tous ceux que la PEM m’a amené à rencontrer.
Merci à ceux qui ont fait changer mon regard sur les choses. Merci aux grand Chef pour tout
ce qu’il m’a permis de vivre et pour son accompagnement. Tous ceux que j’oublie très
certainement.

Merci aux professeurs qui m’ont beaucoup appris et qui ont cru en moi : Mme Brossard, Mme
Barrat, Mme Odelin, M. Thévenet…

La meilleure pour la fin : Un immense merci à Colombine pour son soutien indéfectible
durant ces années de thèses. Le meilleur est à venir !
Abréviations :

aa : Acide aminé
BMM : Bone marrow derived macrophages
CFU : unité formant colonie
FCP : Francisella containing phagosome
FCV : Francisella containing vacuole
FPI : Francisella pathogenicity island
F. holarctica : Francisella tularensis sous-espèce holarctica
F. novicida : Francisella tularensis sous-espèce novicida
F. tularensis : Francisella tularensis sous-espèce tularensis
kDa : Kilodalton
LPS : Lipopolysaccharide
LVS : Live vaccine strain
LAMP-1 : Lysosomal-associated membrane protein
MSF : Major facilitator superfamily
NO : Nitric oxyde
nt : Nucléotides
ORF : Open reading frame
pb : Paires de bases
ppGpp : Guanosine tétraphosphate
RD : regional difference
RNS : reactive nitrogen species
ROS : reactive oxygen species
subsp. : sous-espèce

SST : système de sécrétion de type
Résumé :
Francisella tularensis, agent étiologique de la tularémie, est un pathogène intracellulaire
facultatif capable d’infecter de nombreuses cellules de mammifères. Pour se multiplier
activement dans le cytoplasme des cellules hôtes, la bactérie doit être en mesure de capter
dans cet environnement tous les composés nécessaires à son métabolisme, et notamment des
acides aminés qui représentent ses principales sources de carbone et d’azote. Les pathogènes à
multiplication intracellulaire ont mis en place un ensemble de mécanismes, visant i) la
manipulation des voies métaboliques de l’hôte, pour accroître le pool de nutriments
disponibles, et ii) l’expression de transporteurs dédiés, pour la captation optimale de ces
nutriments. Cet ensemble de mécanismes est regroupé sous le terme de « virulence
nutritionnelle ». Chez Legionella pneumophila, plusieurs membres d’une sous-famille de
transporteurs actifs secondaires (désignés Pht, ou transporteurs phagosomaux), responsables
de la captation des acides aminés lors de la phase intracellulaire de la bactérie, ont été
caractérisés.
Dans ce travail, nous avons établi le rôle de deux membres de la sous-famille des
transporteurs Pht (désignés AnsP et IleP), dans le transport d’acides aminés et la virulence de
Francisella. La protéine AnsP est un transporteur d’asparagine. La délétion du gène codant
pour ce transporteur n’a pas d’effet sur la croissance de Francisella en milieu synthétique,
mais entraîne une diminution drastique de sa multiplication intracellulaire dans tous les types
cellulaires testés, ainsi qu’une atténuation importante de la virulence chez la souris. La perte
de virulence du mutant asnP est réversible aussi bien in vivo qu’in vitro par ajout
d’asparagine en excès. F. tularensis, qui est prototrophe pour l’asparagine en milieu
minimum, devient donc auxotrophe dans le cadre de sa croissance intracellulaire, et nécessite
un transport de cet acide aminé via AnsP. Ce changement de besoins en asparagine entre le
milieu extérieur et le milieu intracellulaire illustre bien le phénomène d’adaptation
nutritionnel que réalise la bactérie dans le cadre d’une infection.
La délétion du second transporteur, IleP, entraine un défaut de croissance en milieu minimum,
réversible par ajout de thréonine, un précurseur métabolique de l’isoleucine chez F. tularensis
subsp. novicida. Des expériences d’incorporation d’isoleucine marquée ont permis de mettre
en évidence la fonction de transporteur d’isoleucine de la protéine IleP. La délétion du gène
codant pour IleP entraine également un défaut de multiplication in vitro, associé à un léger
retard de sortie du phagosome ainsi qu’une atténuation importante de la virulence chez la
souris. Ce transporteur assure donc la captation de l’isoleucine dans des conditions où
l’utilisation de la thréonine, ne permet pas d’assouvir les besoins de la bactérie. De façon
remarquable, la voie de biosynthèse de l’isoleucine via la thréonine est interrompue chez les
sous-espèces tularensis et holarctica. La croissance de ces sous espèces, plus virulentes que
novicida, dans la cellule infectée devient donc strictement dépendante du transport de
l’isoleucine par IleP. Cet exemple constitue une parfaite illustration de la spécialisation des
souches pathogènes aux conditions nutritionnelles de leur hôte.

En conclusion, l’ensemble des travaux présentés dans cette thèse a permis de démontrer la
participation de deux transporteurs d’acides aminés à la virulence nutritionnelle de la bactérie
Francisella.