Projet ANR-15-CE15-0011 – NucPath : Caractérisation du rôle cellulaire de nouveaux effecteurs bactériens ciblant les noyaux des cellules hôtes
Programme : Exploration des systèmes et organes leur fonctionnement normal et pathologique : physiologie, physiopathologie, vieillissement (DS0403) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame suzana salcedo (Bases Moleculaires et Structurales des Systemes Infectieux)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 322840.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : Ce projet a pour but de caractériser de nouvelles “nucléomodulines” bactériennes, effecteurs ciblant le noyau de l’hôte, ainsi que de déterminer comment ces “nucléomodulines ” pourraient altérer la dynamique nucléaire et modifier l’expression génique de l’hôte au cours de l’infection.
Chez les eucaryotes, le noyau est un point central de la cellule. Celui-ci est composé de différents sous-compartiments nucléaires et renferme la chromatine, composée de la majorité du matériel génétique cellulaire associé à des protéines tels que les histones. Sous cette forme, le matériel génétique est maintenu condensé et son expression est fortement régulée. Cependant, la structure chromatinienne est très dynamique. En effet, des modifications post-traductionnelles des histones, telles que l’acétylation ou la méthylation, permettent de remodeler la chromatine rendant accessible l’ADN et son expression génique. De nombreux pathogènes ont été récemment décrits pour utiliser une stratégie de ciblage du noyau en produisant des nucléomodulines. Ces nouveaux effecteurs affectent directement l’état de méthylation des histones au sein des cellules infectées détournant ainsi la réponse normale de l’hôte suite à une infection.
Nous avons récemment identifié quatre effecteurs de Brucella qui ciblent spécifiquement le noyau des cellules hôtes. Notre but est de caractériser ces nouvelles nucléomodulines, notamment BnpA dont nous avons déjà montré qu’elle cible les corps nucléaires et qu’elle module la dynamique spatiale des sous-compartiments nucléaires. Ces nouveaux effecteurs sont uniques car ils ne possèdent aucune homologie avec d’autres nucléomudulines déjà caractérisées. Leur étude apportera donc une meilleure compréhension des processus nucléaires mais aussi de la fonction des corps nucléaires, acteurs centraux de la biologie cellulaire.
Pour révéler la fonction des ces nucléomodulines, nous proposons une approche multidisciplinaire qui combine de l’imagerie cellulaire de pointe avec de l’analyse d’un point de vue moléculaire, structural et biochimique. Les cibles eucaryotes seront identifiées afin de déterminer le mode d’action des nucléomodulines. En parallèle, nous réaliserons une étude structure-fonction, afin de définir les domaines fonctionnels clés impliqués dans les activités de modulations nucléaire. Nous analyserons également l’incidence que peuvent avoir les nucléomodulines sur la chromatine et l’expression génique. Cette impact pourrait contribuer à établir une niche intracellulaire appropriée à la réplication de la bactérie ou bien permettre un contrôle de la réponse immunitaire, étape essentielle à l’établissement d’une infection chronique. Le mode de sécrétion et de translocation de ces effecteurs dans les cellules hôtes sera finalement étudié sachant que pour certains celui-ci semble indépendant du système de sécrétion de type IV décrit chez Brucella. Ce travail inclura également de nouveaux isolats de Brucella issus d’animaux et d’humains pour lesquels nous déterminerons la séquence ainsi que la variabilité de l’expression des différents gènes codant les nucléomodulines. 
Ce projet ambitieux, qui vise à caractériser le mode d’action des nucléomodulines, est à la pointe de la recherche sur la pathogénicité bactérienne et a l’originalité de combiner un aspect moléculaire et structural avec de l’imagerie cellulaire innovante. J’ai constitué, au cours des deux dernières années, ma propre équipe de recherche, accumulé un nombre important de données préliminaires détaillées dans cette demande d’argent et également développé un réseau collaboratif permettant de mener à bien les objectifs de ce projet. Outre la détermination du mécanisme de modulation des fonctions de l’hôte par ces nouveaux effecteurs chez Brucella, ce projet a une plus grande ampleur puisqu’il permettra certainement de révéler le fonctionnement de la machinerie cellulaire qui contrôle la dynamique cellulaire, celle-ci étant bien souvent perturbée dans les maladies humaines.