Vibrio splendidus LGP32 est une bactérie pathogène associée aux épisodes de mortalités estivales qui affectent la production d'huître Crassostrea gigas depuis des décennies. Nous avons montré ici que la porine OmpU était un effecteur majeur de l'interaction V. splendidus / C. gigas. Nous avons pour cela construit un mutant ΔompU de V. splendidus. Celui-ci nous a permis de mo ntrer l'implication de OmpU (i) dans la résistance de V. splendidus aux antimicrobiens, incluant ceux de l'huître, (ii) dans la « fitness » chez l'huître, et (iii) dans la virulence en infections expérimentales (mortalités de 56 % pour le sauvage versus pour le 11% mutant). En accord avec ces résultats, nous avons montré que la délétion de ompU modifiait la sécrétion de protéines dont l'expression est contrôlée par les voies de régulation de la virulence (ToxR) et de l'intégrité membranaire (SigmaE). Par ailleurs, nous avons montré que OmpU jouait un rôle essentiel dans la reconnaissance par les hémocytes. En effet, (i) in vivo, les gènes hémocytaires répondent différemment à l'infection par le Vibrio sauvage ou ΔompU, et (ii) in vitro, OmpU est nécessaire à l'invasion hémocytaire par V. splendidus. Cette invasion utilise la phagocytose dépendante de l'intégrine b et la SOD extracellulaire du plasma d'huître comme opsonine qui lie OmpU. Ainsi, OmpU est un facteur de virulence majeur qui permet l'infection des hémocytes dans lesquels il est capable de survivre en inhibant la formation de radicaux oxygénés et de vacuoles acides. La résistance du Vibrio aux antimicrobiens hémocytaires de l'huître, elle-même dépendante de OmpU, est probablement un élément supplémentaire favorable à la survie intra-cellulaire. / Vibrio splendidus LGP32 is a bacterial pathogen associated to the summer mortality outbreaks that have affected the production of Crassostrea gigas oysters over the past decades. We showed here that the OmpU porin is a major effector of the V. splendidus / C. gigas interaction. For that, we have constructed a ΔompU mutant of V. splendidus, and shown that the OmpU porin is implicated (i) in the resistance of V. splendidus to antimicrobials, including those of oyster, (ii) in its in vivo fitness, and (iii) in its virulence in oyster experimental infections (mortalities have been reduced from 56 % to 11 % upon mutation). In agreement, we have shown that the ompU deletion modified the expression of secreted proteins controlled by the virulence (ToxR) and the membrane integrity (SigmaE) regulation pathways. Furthermore, we have shown that OmpU has a major role in the recognition of V. splendidus by oyster hemocytes. Indeed, (i) in vivo, hemocyt e genes displayed differential responses to an infection with the wild-type or the ΔompU mutant, and (ii) in vitro, OmpU was necessary for hemocyte invasion by V. splendidus. This invasion process required the hemocyte b-integrin and the oyster plasma extracellular SOD, which was found to act as an opsonin recognizing OmpU. Thus, OmpU is a major virulence factor that allows infection of hemocytes in which V. splendidus is able to survive by inhibiting the production of reactive oxygen species and the formation of acidic vacuoles. Resistance of V. splendidus to hemocyte antimicrobials, which is also OmpU-dependant, is probably an additional determinant of V. splendidus intracellular survival.

L'ostréiculture, dominée par l'élevage de l'huître creuse Crassostrea gigas, représente plus de 70% du chiffre d'affaire réalisé par l'aquaculture française. Au sein des écosystèmes aquatiques, les bactéries appartenant au genre Vibrio forment l'un des groupes bactériens les plus abondamment représentés. Deux espèces, Vibrio splendidus et Vibrio aestuarianus, sont fréquemment associées et de façon récurrente, à des mortalités sévissant dans les élevages d'huître creuse Crassostrea gigas, le plus souvent en période estivale. Ce travail de thèse avait pour objectifs d'étudier des interactions Vibrio-huître et leurs modulations en fonction de la virulence des pathogènes et des paramètres génétiques et physiologiques de l'hôte. Le développement d'outils de détection et de quantification sensibles et spécifiques et la maîtrise de protocoles d'infection expérimentale à Vibrio ont permis d'explorer des mécanismes de virulence, d'étudier la variabilité de la sensibilité des huîtres à ces Vibrio et de caractériser la pathogenèse. L'étude de la diversité spécifique des souches bactériennes isolées dans un contexte de mortalité estivale sur une large échelle de temps et d'espace a permis de montrer la prédominance épidémiologique du groupe V. splendidus et de l'espèce V. aestuarianus associée aux épisodes de mortalité estivale de C. gigas en France. Une corrélation ayant été observée entre pouvoir pathogène et activité métalloprotéasique, un test phénotypique prédictif de la virulence des souches a été proposé. L'exploration du phénomène de synergie dans la pathogénicité des deux souches observé en co-injection expérimentale a conduit à la mise en évidence de l'existence d'un système de quorum sensing régulant aux niveaux intraspécifique (V. splendidus) et interspécifique (V. splendidus/V. aestuarianus) la production et l'expression au niveau transcriptionnel des gènes codant les métalloprotéases Vsm et Vam des deux souches étudiées. L'analyse statistique des cinétiques de mortalité obtenues chez des familles de demi-frères diploïdes et triploïdes soumises à un protocole de co-infection standardisée révèle une sensibilité accrue des huîtres à cette vibriose expérimentale, en période de gamétogenèse active. Les huîtres triploïdes soumises à cette même infection expérimentale n'ont présenté aucun avantage significatif. L'existence d'une base génétique de la sensibilité des huîtres aux vibrioses expérimentales a été illustrée par l'évaluation des sensibilités de quatorze familles de la cinquième génération (G5) issue du programme de sélection divergente réalisée dans le cadre de MOREST. Cette étude a également permis la description de co-infections à herpès virus OsHV-1 et V. aestuarianus suggérant une multi-étiologie des phénomènes de mortalité estivale. Une étude de pathogenèse à V. splendidus et V. aestuarianus réalisée par cohabitation a visé l'exploration des interactions liant l'huître creuse C. gigas et les Vibrio virulents, V. splendidus et V. aestuarianus, ou non virulents présents naturellement dans la flore endogène de l'hémolymphe ou dans l'eau des aquariums. Cette nouvelle approche a permis de mettre en évidence la rapidité de transmission des Vibrio virulents des huîtres infectées aux huîtres sentinelles en moins de deux heures, accompagnée d'une perturbation significative, précoce et transitoire de la réponse immunitaire de l'hôte au niveau transcriptionnel au cours des six premières heures de cohabitation. La prise en charge différentielle des Vibrio pathogènes et des Vibrio commensaux par l'huître suggère l'existence de mécanismes conduisant à une spécificité des réponses de l'huître visant l'élimination des Vibrio pathogènes et le maintien d'une flore vibrionacée endogène probablement bénéfique pour C. gigas.

Les sporozoïtes de Plasmodium sont injectés par un moustique Anophèle et infectent le foie où le parasite se développe avant l’initiation d'une phase symptomatique érythrocytaire. Le sporozoïte pénètre activement les hépatocytes en formant une vacuole parasitophore où il se multiplie. Des facteurs parasitaires et de l’hôte sont impliqués dans l’invasion des hépatocytes mais les mécanismes restent méconnus. Pour faciliter l’étude de l’infection, nous avons généré des parasites fluorescents grâce à une nouvelle stratégie GOMO. L’utilisation des parasites P. yoelii fluorescents et d’un modèle cellulaire de lignées permissives ou non à l’infection, nous a permis de caractériser les mécanismes moléculaires et les cinétiques d’invasion. Nous avons montré que l’invasion productive est précédée d’une phase de traversée cellulaire où le parasite forme des vacuoles transitoires, distinctes des vacuoles parasitophores. Le parasite se sert d’une perforine PLP1 pour sortir de cette vacuole transitoire et échapper à la dégradation par les lysosomes de la cellule. Nous avons étudié le rôle de différents facteurs de l’hôte lors de l’invasion productive, selon les espèces plasmodiales. Si CD81 est nécessaire pour l’infection par P. falciparum et P. yoelii, les parasites P. berghei et P. vivax peuvent infecter des cellules n’exprimant pas cette protéine. Nous avons identifié deux protéines de la superfamille CD36, SR-BI et CD36, qui jouent un rôle lors de l’invasion CD81-indépendante. Ces résultats contribuent à l’élucidation des mécanismes d’entrée du parasite dans le foie et orientent vers la découverte des ligands parasitaires impliqués qui pourront être des cibles vaccinales. / Plasmodium sporozoites are transmitted by Anopheles mosquitoes and first infect the liver where the parasite replicates as a pre-requisite to the development of the pathogenic blood stage infection. Sporozoites infect hepatocytes by forming a parasitophorous vacuole differentiating into liver stages. Invasion involves parasite and host proteins but the underlying mechanisms remain unknown. To facilitate monitoring of sporozoite invasion, we generated novel transgenic fluorescent parasites, using a new selection strategy termed GOMO (Gene Out Marker Out). Using fluorescent P. yoelii strains and a robust cellular system we further characterized the temporal and molecular mechanisms of sporozoite invasion. We document that sporozoite productive invasion is preceded by a phase of cell traversal, and show that during cell traversal sporozoites enter transient vacuoles, which are distinct from parasitophorous vacuoles. We also uncovered that the perforin-like protein mediates sporozoite egress from transient vacuoles and escape from degradation by the host cell lysosomes. We studied the role of host factors implicated during the productive invasion of rodent and human Plasmodium species. We knew that P. falciparum and P. yoelii sporozoites require CD81 for infection and that P. berghei and P. vivax can infect cells lacking CD81. We identified two members of CD36 superfamily, SR-BI and CD36, as host entry factors defining a CD81-independent entry route. These results pave the way toward the elucidation of the mechanisms of sporozoite invasion and the identification of parasite ligands that mediate host cell entry, which would constitute potential targets for a malaria vaccine.

La muqueuse des patients atteints de cancer colorectal (CCR) est anormalement colonisée par des souches d’Escherichia coli porteuses de l’îlot pathogène pks (E. coli/pks+), responsable de la synthèse de la génotoxine colibactine. Les E. coli/pks+ induisent des cassures double brin de l’ADN, l’accumulation d’aberrations chromosomiques ainsi que la sénescence, et favorisent le développement tumoral dans des modèles murins de CCR. L’autophagie est un processus des cellules eucaryotes qui permet la dégradation d’éléments cytoplasmiques par les lysosomes et est activé pour permettre l’adaptation des cellules en réponse à un stress. Un dysfonctionnement de l’autophagie est associé à plusieurs pathologies humaines, notamment les cancers. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le rôle de l’autophagie dans la défense de l’hôte suite à l’infection par les E. coli/pks+. Nous avons montré une augmentation de l’expression des gènes de l’autophagie dans la muqueuse colique des patients atteints de CCR colonisée par des E. coli/pks+ comparativement à celle colonisée par des E. coli ne portant pas l’îlot pks. L’infection des cellules épithéliales intestinales humaines HCT-116 par des souches d’E. coli isolées de patients atteints de CCR entraîne l’activation de l’autophagie de façon dépendante de la présence de l’îlot pks. Les cellules déficientes pour l’autophagie présentent une augmentation des dommages à l’ADN induits par les E. coli/pks+, associée à un défaut de recrutement au niveau du noyau de la protéine de réparation des dommages à l’ADN, RAD51, ainsi qu’une augmentation de la sénescence et de la prolifération cellulaire induites par ces souches. Dans un modèle murin de CCR, le modèle de souris Apc Min/+ , déficient pour le gène de l’autophagie Atg16l1 spécifiquement dans les cellules épithéliales intestinales, nous avons montré un rôle complexe de l’autophagie dans la carcinogenèse colorectale. En effet, en condition non infectée, chez les souris Apc Min/+ , l’autophagie joue un rôle pro-tumoral. Cependant, suite à l’infection par la souche d’E. coli/pks+, 11G5, les souris déficientes pour l’autophagie présentent une augmentation de la tumorigénèse, accompagnée par une augmentation des dommages à l’ADN, de la prolifération cellulaire et de l’inflammation. Ces résultats suggèrent que l’autophagie est nécessaire pour inhiber les effets pro-tumoraux des souches d’E. coli/pks+ et ainsi limiter la carcinogenèse colorectale induite par ces dernières. De nombreuses perspectives d’études sur les mécanismes sous-jacents impliqués dans la progression tumorale induite par les souches d’E. coli/pks+ feront suite à ce projet. Notamment, l’impact du microenvironnement immunitaire et du microbiote sur la carcinogenèse colorectale seront analysés. Plus largement, cette étude permettra de mieux comprendre le rôle de l’autophagie dans la défense de l’hôte pour lutter contre les E. coli associés au CCR. À plus long terme, ce travail pourrait également contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques basées sur la modulation de l’autophagie chez les patients présentant une colonisation par les souches d’E. coli/pks+. / Several studies have shown a role of intestinal microbiota in CRC etiology, which is the third cause of death by cancer in the world. Especially, colonic mucosa of CRC patient is abnormally colonized with E. coli strains which often carry the pathogenic pks island, leading to the synthesis of a genotoxin called by colibactin. Colibactin-producing E. coli strains induce DNA double strand breaks, chromosomic aberration and senescence in host cells enhancing the cellular proliferation and tumorigenesis in mouse models of CRC. The aim of this study is to investigate the role of autophagy, a key process in cellular homeostasis, in host defense against infection by pks-harboring E. coli (E. coli/pks+). We showed the increased expression of different autophagy-related genes in the mucosa of CRC patients colonized with E. coli/pks+ compared to that of patients colonized with E. coli without the pks island. In vitro and in vivo, we showed that autophagy is activated in intestinal epithelial cells upon infection in order to limit the pro-tumoral effects of E. coli/pks+. In a murine model of CRC, the ApcMin/+ mouse model, deficient for the Atg16l1 autophagy gene specifically in intestinal epithelial cells, we have shown a complex role of autophagy in colorectal carcinogenesis. Indeed, in uninfected conditions, autophagy plays a pro-tumoral role. However, following infection with the E. coli/pks+ 11G5 strain, mice deficient for autophagy exhibit increased tumorigenesis, accompanied by increased DNA damage, cell proliferation, and inflammation. These results suggest that autophagy is necessary to inhibit the pro-tumoral effects of E. coli/pks+ strains and thus limit the colorectal carcinogenesis induced by the latter. Future works using mouse models of CRC are required to study the role of autophagy in colonic tumorigenesis suppression following infection with E. coli/pks+. Different mechanism such as inhibition of cellular proliferation and immune response, modification of the composition of the gut microbiota will be analyzed. Together, those results will highlight the role of autophagy as a host defense mechanism against the pro-tumoral effects of pks-harboring E. coli strains. This work could also open the door to new therapeutic options in the treatment of CRC and therefore have a great impact on public health.

Sous des conditions de croissance particulières, certaines bactéries sont capables d'entrer en état de « compétence » pour la transformation naturelle, c'est-à-dire d'exprimer un ensemble de gènes nécessaires à la mise en place d'un système d'import d'ADN exogène dont l'intégration conduit à une transformation génétique et phénotypique. C'est le cas de Legionella pneumophila, bactérie environnementale et agent étiologique de la légionellose. La transformation naturelle a potentiellement participé à l'évolution du génôme de L. pneumophila.Ainsi, l'objectif premier de cette thèse était de décrire les composants principaux du système de transformation naturelle de L. pneumophila, ainsi que son activation et rôle potentiel dans la relation de la bactérie avec ses hôtes. Des méthodes d'analyse transcriptomique et de mutagénèse dirigée ont permis d'identifier les principaux gènes impliqués dans la mise en place du système de transformation naturelle qui, de façon cohérente avec un rôle adaptatif, ne semble pas impliqué dans la virulence bactérienne. Le système inclut un pilus de transformation, structure fréquemment observée chez les espèces naturellement transformables. Le rôle de la protéine structurale MreB dans le mécanisme de transformation naturelle a également été étudié. En proposant un premier modèle du système de transformation naturelle de L. pneumophila, ces travaux ouvrent la voie à une analyse plus détaillée de la dynamique du système et, plus généralement, à une meilleure compréhension des mécanismes de la transformation naturelle chez les bactéries Gram-négatives / Under certain growth conditions, some bacteria are able to develop a « competence » state for natural transformation, that is, to express a panel of genes involved in the assembly of a DNA uptake system that allows bacteria to take up and recombine free exogenous DNA, leading to a genetic and phenotypic transformation. Natural transformation may have played a role in the evolution of the L. pneumophila genome.Thus, the main objective of this work was to describe the main components of the L. pneumophila DNA uptake system and to investigate its role regarding the host-pathogen interaction. Transcriptomic analysis and directed mutagenesis permitted to identify the main components of the system which is not involved in bacterial virulence. The system include a transformation pilus that is a structure frequently found in transformable species. The role of the structural protein MreB has also been investigated.By describing a first model of the natural transformation system of L. pneumophila, this work paves the way to a deeper analysis of the system dynamics and, more generally, to a better understanding of natural transformation in Gram-negative species

Des souches de Vibrio appartenant au clade Splendidus sont retrouvées de manière récurrente lors des mortalités estivales d'huîtres juvéniles. La souche V. tasmaniensis LGP32 est un pathogène intracellulaire facultatif des hémocytes d'huître, dont elle altère les fonctions de défense. Nous montrons ici que LGP32 se comporte comme un pathogène intravacuolaire qui survit au sein de larges vacuoles intrahémocytaires. Il induit des effets cytopathiques tels qu'une perméabilisation membranaire et un lessivage du contenu cytosolique des hémocytes. Cette cytotoxicité est dépendante de l'invasion hémocytaire. Par ailleurs, à l'intérieur du phagosome, LGP32 sécrète des vésicules de membrane externe (OMVs). Chez LGP32, ces OMVs jouent un rôle protecteur contre les défenses de l'hôte et servent de véhicules pour la délivrance de facteurs de virulence aux cellules de l'hôte. En effet, elles sont capables de titrer les peptides antimicrobiens et présentent un fort contenu en hydrolases (25% du protéome des OMVs). Une sérine protéase, nommée Vsp car elle est uniquement sécrétée par voie vésiculaire participe à la virulence de LGP32 en infections expérimentales mais ne dégraderait pas les peptides antimicrobiens. Par une approche transcriptomique, nous avons identifié une série de gènes impliqués dans la réponse anti-oxydante et l'efflux de cuivre, qui sont surexprimés dans les stades intracellulaires précoces de LGP32. La génomique fonctionnelle a montré que ces deux fonctions importantes sont requises pour la survie intracellulaire, la cytotoxicité et la virulence de LGP32. Leur grande conservation parmi les vibrios laisse supposer qu'elles puissent contribuer à la survie intracellulaire d'autres espèces de Vibrio. / Vibrio strains belonging to the Splendidus Clade have been repeatedly found in juvenile diseased oysters affected by summer mortalities. V. tasmaniensis LGP32 is an intracellular pathogen of oyster hemocytes which has been reported to alter the oxidative burst and inhibit phagosome maturation. We show here that LGP32 behaves as an intravacuolar pathogen that survives within large cytoplasmic vacuoles. LGP32 induces cytotoxic effects such as membrane disruptions and cytoplasmic disorders. Cytotoxicity was shown to be entirely dependent on LGP32 entry into hemocytes. Moreover, LGP32 releases outer membrane vesicles (OMVs) inside the phagosome. LGP32 OMVs were found to be protective against host defenses and to serve as vehicles for the delivery of LGP32 virulence factors to oyster immune cells. Indeed, OMVs conferred a high resistance to antimicrobial peptides. They also displayed a high content in hydrolases (25 % of total proteome) among which a serine protease, named Vsp for vesicular serine protease, was found to be specifically secreted through OMVs. Vsp was shown to participate in the virulence phenotype of LGP32 in oyster experimental infections but did not degrade AMPs entrapped in OMVs. By developing a transcriptomic approach, we identified a series of Vibrio antioxidant and copper efflux genes whose expression is strongly induced within oyster hemocytes. Construction of isogenic deletion mutants showed that resistance to reactive oxygen species and copper efflux are two important functions required for LGP32 intracellular survival, cytotoxic effects and virulence. Their high conservation among vibrios suggests they could contribute to intracellular survival of other Vibrio species.

Listeria monocytogenes est un pathogène intracellulaire facultatif responsable d’une infection sévère d’origine alimentaire, la listériose. L’étude du processus d’infection cellulaire de cette bactérie a permis d’élucider divers mécanismes impliqués dans les interactions hôte-pathogène et dans le fonctionnement de la cellule eucaryote. En particulier, L. monocytogenes a été l’un des modèles pionniers dans la découverte du ciblage de la chromatine et de régulateurs nucléaires par des microbes. L’étude d’un facteur de virulence de L. monocytogenes, LntA, a permis l’identification d’un de ces régulateurs : BAHD1. En recrutant des protéines impliquées dans la formation de l’hétérochromatine, telles HDAC1/2 et HP1, BAHD1 stimule la formation d’une chromatine compacte à effet répressif. Lors d’une infection de cellules épithéliales par L. monocytogenes, BAHD1 réprime la réponse immunitaire stimulée par les interférons, une fonction inhibée par LntA. BAHD1 demeurant peu étudiée, mon doctorat a eu pour premier objectif de poursuivre la caractérisation de ce régulateur épigénétique. Par ailleurs, des données préliminaires suggéraient qu’un facteur de virulence de Listeria récemment découvert, InlP, avait la potentialité d’être, comme LntA, une nucléomoduline. Mon deuxième objectif a été d’explorer cette hypothèse.Les résultats de mon premier axe montrent que BAHD1 interagit avec MIER1 et que cette interaction est cruciale pour l’association de BAHD1 aux HDAC1/2. Nous reportons également que BAHD1 modifie la chromatine en changement la méthylation et l’acétylation des histones, ainsi que la méthylation de l’ADN, au niveau d’un gène cible, ESR1. Ces résultats nous permettent de proposer que BAHD1 forme, avec MIER1, un échafaudage assemblant un nouveau complexe de remodelage de la chromatine associé aux HDAC1/2 : le complexe BAHD1. Nous avons ensuite étudié un rôle de BAHD1 dans un organe ciblé par la Listeria, le cerveau. Nos résultats indiquent qu’une déficience totale en BAHD1 altère le transcriptome global de cet organe chez la souris. Les gènes majoritairement surexprimés sont impliqués dans des fonctions du système nerveux, le métabolisme et des troubles neurologiques. Les gènes majoritairement sous-exprimés sont impliqués dans des voies de l’immunité innée, dont des gènes de réponses aux interférons. Par ailleurs, une haplo-déficience en Bahd1 provoque des troubles comportementaux. En comparaison des souris Bahd1+/+, les souris Bahd1+/- souffrent d’une anxiété accrue et d’altérations du réflex de sursaut acoustique. Ces résultats suggèrent qu’une dérégulation de BAHD1, par des stimuli de l’environnement ou par des stimuli infectieux, pourrait avoir des effets neuro-pathologiques.Le second axe de ma thèse concernait l’étude des interactions d’InlP avec des protéines nucléaires de l’hôte, identifiées par un crible double-hybride. Nous montrons d’abord qu’InlP est une internaline atypique, avec des répétitions riches en leucine caractérisées par un motif LPX2. Nous identifions, ensuite, deux protéines nucléaires ciblées par InlP : le facteur d’épissage et suppresseur de tumeur RBM5 et le corépresseur RERE. Quand InlP est produite de façon ectopique dans les cellules humaines, elle se localise dans le noyau, où elle altère la formation de corps nucléaires enrichis en RERE. Dans des cellules sur-exprimant RBM5, InlP inhibe l’effet pro-apoptotique de RBM5 et stimule la formation de corps nucléaires denses associés à RBM5. Ces résultats suggèrent qu’InlP est une nucléomoduline agissant sur la l’assemblage et le désassemblage de compartiments de stockage de protéines cibles impliquées dans la synthèse et l’épissage d’ARNs de l’hôte.Ce travail ouvrent des perspectives dans la compréhension des interactions hôte-pathogène et dans une meilleure connaissance des mécanismes patho-épigénétiques, ainsi qu’en biologie cellulaire, dans la compréhension de la dynamique des organites nucléaires sans membrane. / Listeria monocytogenes is an optional intracellular pathogen responsible for a severe foodborne infection called listeriosis. The study of the cellular infection process of this bacterium has shed light on various mechanisms involved in host-pathogen interactions and in the functioning of the eukaryotic cell. In particular, L. monocytogenes has emerged as one of the pioneering models in the discovery of microbial targeting of chromatin and nuclear regulators. The study of a virulence factor of L. monocytogenes, LntA, allowed the identification of one of these regulators : BAHD1. By recruiting proteins involved in the formation of heterochromatin, such as HDAC1/2 and HP1, BAHD1 stimulates the formation of a compact chromatin with a repressive effect. When epithelial cells are infected with L. monocytogenes, BAHD1 suppresses the immune response stimulated by interferons, a function inhibited by LntA. Since BAHD1 is still under-researched, the first objective for my thesis was to further characterize this epigenetic regulator. In addition, preliminary data suggested that a recently discovered virulence factor of Listeria, InlP, had the potential to be, like LntA, a nucleomodulin. My second objective was to explore this hypothesis.The results of my first axis show that BAHD1 interacts with MIER1 and that this interaction is crucial for the association of BAHD1 with HDAC1/2. We also report that BAHD1 modifies chromatin by changing histone methylation and acetylation, as well as DNA methylation, at a target gene, ESR1. These results allow us to propose that BAHD1 form, with MIER1, a scaffold assembling a new chromatin remodeling complex associated with HDAC1/2 : the BAHD1 complex. We then studied the role of BAHD1 in an organ targeted by Listeria, the brain. Our results indicate that a total deficiency in BAHD1 alters the overall transcriptome of this organ in mice. Most of the overexpressed genes are involved in nervous system functions, metabolism and neurological disorders. The predominantly downregulated genes are involved in innate immunity pathways, including interferon response genes. In addition, a haplodeficiency in Bahd1 causes behavioral problems. Compared to Bahd1+/+ mice, Bahd1+/- mice suffer from increased anxiety and changes in acoustic startle reflex. These results suggest that deregulation of BAHD1, through environmental or infectious stimuli, may have neuro-pathological effects.The second axis of my thesis focused on the study of InlP interactions with host nuclear proteins, identified by a double-hybrid screen. First, we show that InlP is an atypical internalin, with leucine-rich repeats characterized by an LPX2 motif. We then identify two nuclear proteins targeted by InlP: the splicing factor and tumor suppressor RBM5 and the corepressor RERE. When InlP is produced ectopically in human cells, it is localized in the nucleus, where it alters the formation of nuclear bodies enriched in RERE. In RBM5-overexpressing cells, InlP inhibits the pro-apoptotic effect of RBM5 and stimulates the formation of dense nuclear bodies associated with RBM5. These results suggest that InlP is a nucleomodulin acting on the assembly and disassembly of target protein storage compartments involved in the synthesis and splicing of host RNAs.This work opens perspectives in the understanding of host-pathogen interactions and in a better knowledge of patho-epigenetic mechanisms, as well as in cell biology and the understanding of membraneless nuclear organelles dynamics.

Human coronavirus OC43 (HCoV-OC43) is a beta-coronavirus from the coronaviridae family. In contrast to SARS-CoV-2, HCoV-OC43 causes upper respiratory tract disease. However, because of their close phylogenic proximity but distinct pathologies, HCoV-OC43 is a very interesting surrogate to study and compare beta coronaviruses. As all viruses, the latter hijack cell machinery proteins to complete their life cycle. Cellular proteins, particularly those incorporated into virions are of particular interest since they often play a vital role in the virus life cycle. Our goal is to employ the proteomic pipeline we developed for HSV-1 to characterize the host proteins associated with highly purified extracellular HCoV-OC43 particles and finally expand it to SARS-CoV-2. To this end, high purity in sufficient yields is crucial as mass spectrometers pick up contaminants. The proteins present in cell culture medium serum, as well as the proteins carried by the exosomes produced by the cells or by the exosomes present in the cell culture media serum, are of particular concern. We utilized a series of methods to eliminate cell culture serum protein contaminations, enrich the viral particles, and separate exosomes from viral particles. For example, we have obtained an efficient separation of concentrated HCoV-OC43 virions from exosomes using density gradient fractionation. Mass spectrometry results on the purified fractions validated the enrichment of viral particles in the virus fraction and the lack of viral proteins in the mock samples. Most interestingly, we detected 69 host proteins unique to the virus fraction (compared to the mock), mostly regulating the RNA metabolism pathway followed by metabolite interconversion, protein modifying enzymes, and protein-binding activity modulator pathways. Since we also purified extracellular exosomes in the process, we probed whether the virus alters their protein content. Mass spectrometry revealed 51 unique proteins exclusively found in exosomes produced by HCoV-OC43 infected cells. These included translational proteins, metabolite interconversion enzymes, and scaffold proteins. Our preliminary RNA interference studies showed that knocking down 14 of these host proteins altered HCoV-OC43 titers. Studying host-virus protein interactions allows us to gain a deeper understanding of how viruses take advantage of host cells, and how we can develop novel viral therapeutics. / Le coronavirus humain OC43 (HCoV-OC43) est un bêta-coronavirus de la famille des coronaviridae. Contrairement au SRAS-CoV2, le HCoV-OC43 provoque une maladie des voies respiratoires supérieures. Cependant, en raison de leur proximité phylogénique étroite mais leur pathologie distincte, HCoV-OC43 est un substitut fort intéressant pour étudier et comparer les bêta-coronavirus. Comme tous les virus, ces derniers détournent les protéines de la machinerie cellulaire pour compléter leur cycle de vie. Les protéines cellulaires, en particulier celles incorporées dans les virions, sont particulièrement intéressantes puisqu'elles jouent souvent un rôle vital dans le cycle de vie du virus. Notre objectif est d'utiliser le pipeline protéomique que nous avons développé pour le HSV-1 afin de caractériser les protéines hôtes associées à des particules virales extracellulaires de HCoV-OC43 hautement purifiées et d'étendre cette approche au SRAS-CoV2. À cette fin, une pureté élevée avec des rendements suffisants est cruciale car les spectromètres de masse détectent les contaminants. Les protéines présentes dans le sérum du milieu de culture cellulaire, ainsi que les protéines portées par les exosomes produits par les cellules ou par les exosomes présentes dans le sérum du milieu de culture cellulaire, sont particulièrement concernées. Nous avons utilisé une série de méthodes pour éliminer les contaminations par les protéines sériques des cultures cellulaires, enrichir les particules virales et séparer les exosomes des virus. Nous avons ainsi obtenu une excellente séparation des virions HCoV-OC43 concentrés des exosomes en utilisant le fractionnement par gradient de densité. Les résultats de spectrométrie de masse sur les fractions purifiées ont validé l'enrichissement en particules virales dans la fraction virale et l'absence de protéines virales dans les échantillons contrôles. Plus intéressant encore, nous avons détecté 69 protéines hôtes uniques à la fraction virale (par rapport aux cellules non-infectées). Ces protéines sont principalement associées à la voie du métabolisme de l'ARN suivie de l'interconversion des métabolites, des enzymes modifiant les protéines et des voies modulatrices de l'activité de liaison aux protéines. Puisque nous avons séparés les exosomes des virus, nous en avons profiter pour évaluer si le virus altère leur contenu protéines. La spectrométrie de masse a de facto identifié 51 protéines uniques aux exosomes produits par les cellules infectées par HCoV-OC43. Celles-ci régulent des voies des protéines traductionnelles, des enzymes d'interconversion des métabolites et des voies des protéines d'échafaudage. Nos études préliminaires sur l’interférence ARN ont montré que l’inactivation de 14 de ces protéines hôtes modifiait le titre de HCoV-OC43. L'étude des interactions hôte-protéine virale nous permet de mieux comprendre comment les virus tirent parti des cellules hôtes et comment nous pouvons développer de nouvelles thérapies virales.

Le nicotinamide est une vitamine fournie par l'alimentation et utilisée en thérapie dans le traitement de certaines pathologies humaines. Chez Leishmania, un protozoaire parasite responsable des leishmanioses, cette vitamine présente une action toxique contre le parasite et une action synergique avec l'antimoine, la principale molécule utilisée dans le traitement des leishmanioses. En recherchant le mode d'action de cette vitamine, nous avons observé qu'elle était en réalité un précurseur essentiel à la synthèse du NAD+ chez le parasite, un cofacteur responsable de la plupart des réactions d'oxydoréduction chez tous les êtres vivants. Leishmania étant en effet dépourvu des voies de synthèse de novo du NAD+, il doit le générer à partir de précurseurs qu'il importe depuis son environnement (nicotinamide, nicotinamide riboside, acide nicotinique). Cette auxotrophie du parasite pour le NAD+ révèle donc un rôle ambivalent du nicotinamide, à la fois toxique à fortes concentrations et pourtant essentiel à sa survie en tant que précurseur majeur du NAD+. À partir des bases de données, nous avons reconstitué l'ensemble de la voie de synthèse du NAD+ chez Leishmania. Parmi les enzymes impliquées, nous avons identifié une nicotinamidase qui n'a pas d'homologue chez les mammifères, et qui assure la conversion du nicotinamide en acide nicotinique, première étape à la synthèse du NAD+. Cette enzyme étant un candidat intéressant pour le développement de molécules ciblant spécifiquement le parasite, nous avons réalisé la caractérisation fonctionnelle de ce gène. Son inactivation induit une diminution importante de la concentration en NAD+ chez le parasite et provoque un arrêt de la prolifération en culture, ainsi qu'une incapacité des mutants à établir une infection durable chez la souris. L'obtention de la structure de la nicotinamidase de L. infantum nous offre désormais la possibilité de développer des inhibiteurs spécifiques contre cette nouvelle cible thérapeutique. / Nicotinamide is a vitamin provided by food that is already used in human therapy. In Leishmania protozoan parasites, this molecule shows toxic activity against parasites and has synergistic activity with antimonials, the main drugs used to treat leishmaniasis. By investigating the mode of action of this cheap vitamin, we discovered that nicotinamide is in fact the main precursor of NAD+ synthesis in Leishmania, a redox cofactor essential for all living cells. Leishmania are indeed devoid of a de novo NAD+ pathway and must synthesize it by scavenging precursors from their environment (nicotinamide, nicotinic acid and nicotinamide riboside). This NAD+ auxotrophy reveals a mixed pattern of activity of nicotinamide in Leishmania, i.e. toxic at high concentrations but also essential for parasite survival through its role in NAD+ synthesis. All enzymes of the Leishmania NAD+ salvage pathway were then identified from genome databases. We focused on a putative nicotinamidase, which has no homolog in mammals and governs the conversion of nicotinamide to nicotinic acid, the first step in the NAD+ salvage pathway. Since this enzyme could be considered as an attractive therapeutic target to develop specific parasite inhibitors, we performed a functional analysis of the corresponding gene. Targeted deletion of the nicotinamidase encoding gene induced a marked drop in parasite NAD+ content and a phenotype with strongly delayed growth. Additionally, these mutants are unable to establish durable infections in mice. The crystal structure of the nicotinamidase from L. infantum will allow us to develop specific inhibitors against this new therapeutic target.

Ce travail a contribué à la compréhension des bases moléculaires de l'immunité de l'huître creuse par la caractérisation la diversité de trois effecteurs antimicrobiens de C. gigas et par l'appréhension du rôle de cette diversité dans les mécanismes de défense. Des analyses phylogénétiques de deux peptides antimicrobiens (AMPs), Cg-Défensines (Cg-Defs) et Cg-Proline rich peptide (Cg-Prp), et d'une protéine de type Bactericidal Permeability Increasing protein, Cg-BPI, nous a permis montrer la grande diversité pour les 2 AMPs, qui est générée par plusieurs mécanismes génétiques et par des pressions de sélection directionnelles, suggèrant une diversité fonctionnelle des variants. L'importance biologique de cette diversité a été étudiée pour trois variants de Cg-Defs. Une forte activité antimicrobienne a été mise en évidence contre les bactéries à Gram positive, mais celle-ci diffère selon les variants. De plus, nous avons démontré que le mécanisme d'action des Cg-Defs contre S. aureus repose sur l'inhibition de la biosynthèse du peptidoglycane par le piegeage de son précurseur, le lipide II. Finalement, l'expression des transcrits et la localisation de ces effecteurs en réponse à une infection par un Vibrio pathogène ont montré un réseau complexe des profils d'expression des différents antimicrobiens, au niveau des populations hémocytaires et des tissus d'huître, suggérant une interaction entre les antimicrobiens du fait de leur colocalization. La combinaison entre les familles ou entre les variants d'une même famille produit de fortes activités synergiques qui élargissent les spectres d'activité. Ainsi, la diversité produit par la coévolution entre hôte et pathogènes pourrait améliorer l'activité des AMPs d'huître, lui conférant une plus grande protection contre les pathogènes de son environnement. / This work contributed to the knowledge of the molecular bases of oyster immunity by the characterization of the diversity of three antimicrobials of C. gigas and the understanding of the role played by their diversity in the oyster antimicrobial response. Phylogenetic analyses of two antimicrobial peptides (AMPs), Cg-Defensins (Cg-Defs) and Cg-Proline rich peptide (Cg-Prp), and one Bactericidal Permeability Increasing protein, Cg-BPI, led us to the identification of a high diversity for both AMPs. Further analyses showed that this diversity is generated by gene duplication, allelic recombination and directional selection pressures, suggesting their functional diversification. The biological meaning of AMP diversity was investigated for the three major variants of Cg-Defs, which revealed a strong but variable potency against Gram-positive bacteria. We evidenced that oyster defensins kill S. aureus through binding to the cell wall precursor lipid II, resulting in the inhibition of peptidoglycan biosynthesis. Finally, transcript expression and localization of oyster antimicrobials after a pathogenic infection evidenced a complex network in their expression profiles in hemocyte populations and oyster tissues, suggesting a potential interplay between antimicrobials as a result of their colocalization. Indeed, the combination of oyster antimicrobials produced strong synergistic activities that enlarged their antimicrobial spectra. Thus, the diversity of oyster antimicrobials may provide significant means in acquiring functional divergence, probably concerned in the evolutionary arms race between hosts and their pathogens.From our data, it would provide oysters with a higher protection against the potential pathogens from their environment.