Afin de déjouer les défenses immunitaires de l’hôte et créer les niches nécessaires à leur survie, les bactéries pathogènes mettent on œuvre de nombreux mécanismes ciblant les voies de signalisation de la cellule hôte. L’un de ces mécanismes repose sur la sécrétion de protéines bactériennes dans les cellules cibles afin de moduler directement leurs réseaux de signalisation. Cependant, les signaux, les senseurs et les effecteurs impliqués dans ces régulations sont encore peu ou mal connus. La détection de l’environnement dans la cellule hôte lors de l'infection est l’élément clé d’une réponse adaptée, et les systèmes de signalisation basés sur les mécanismes de phosphorylation sont indispensables à l'adaptation hôte-pathogène. L’aspect innovant de ce projet repose sur l’étude du rôle des Ser/Thr kinases et phosphatases sécrétées lors des interactions hôte-pathogène, modifiant ainsi la réponse globale de l’hôte durant l’infection. Pendant ma thèse, j’ai tout d’abord étudié le rôle d’une nouvelle protéine kinase bactérienne identifiée chez Coxiella burnetii, nommée CstK (Coxiella serine threonine Kinase). C. burnetii, l’agent étiologique de la zoonose appelée fièvre Q, modifie les défenses de la cellule hôte, permettant sa réplication dans des vacuoles spécifiques à l’intérieur de la cellule hôte. Par ailleurs, la sécrétion d’un grand nombre d’effecteurs bactériens est indispensable au détournement du phagosome par Coxiella. Nous ainsi avons démontré que cette potentielle protéine kinase, identifiée in silico dans le génome de C. burnetii, est capable de s’autophosphoryler et par conséquent possède une activité kinase. De plus, nous avons identifié différentes protéines spécifiques de la cellule hôte interagissant avec CstK à l'aide du modèle amibe Dictyostelium discoideum, un phagocyte professionnel eucaryote, permettant des études génétiques et biochimiques. Dans la deuxième partie de mon projet, je me suis intéressée au rôle d’une probable protéine sécrétée, la tyrosine phosphatase PtpA, durant l’infection par Staphylococcus aureus. Bien connue dans les hôpitaux, où elle est responsable de nombreuses maladies nosocomiales, cette bactérie possède un grand nombre de facteurs de virulence, responsables d’infections variées, et l’apparition exponentielle de souches multi-résistantes en font un problème majeur. Ce pathogène est capable d’envahir et de persister dans un grand nombre de types cellulaires différents chez l’Homme, en sécrétant des protéines effectrices qui vont moduler les réponses cellulaires. Nous avons démontré que PtpA était sécrétée durant la phase de croissance bactérienne, et pu déterminer que PtpA possédait une activité tyrosine phosphatase, régulée par la tyrosine kinase CapA1B2 de S. aureus. Enfin, en utilisant le modèle D. discoideum, nous avons pu identifier des protéines de l’hôte qui interagissent avec PtpA, mais leur rôle dans l’infection n’est pas encore connu. / Bacterial pathogens have developed diverse strategies towards host signalling pathways, in order to subvert the immune response and/or create permissive niches for their survival. One such strategy is based on the secretion of bacterial signalling proteins into the target host cells, thereby directly modulating the status of host signalling networks. Because the mechanisms involved are largely intractable to most in vivo analyses, very little is known about the signals, sensors, and effectors mediating these adaptations. Sensing the host environment is a key component to execute appropriate developmental programs, and the eukaryotic-like phosphosignaling systems in prokaryotes are emerging as equally important regulatory systems as the well-known eukaryotic systems, but the study of their functions is still in its infancy. The innovative aspect of this project resides in the study of the emerging role of secreted Ser/Thr kinases and phosphatases in the control of host-pathogen interactions thus modifying the global host response during infection. During my thesis, I first investigated the role of a novel bacterial protein kinase identified in Coxiella burnetii that we named CstK (Coxiella serine threonine Kinase). C. burnetii, the etiological agent of the emerging zoonosis Q fever, subverts host cell defenses, permitting its intracellular replication in specialized vacuoles within host cells. Secretion of a large number of bacterial effectors into host cell is absolutely required for rerouting the Coxiella phagosome. We demonstrated that this putative protein kinase identified by in silico analysis of the C. burnetii genome is able to autophosphorylate and undergoes in vitro phosphorylation. Moreover, we identified specific host cell proteins interacting with CstK, by the use of the model amoeba Dictyostelium discoideum, an eukaryotic professional phagocyte amenable to genetic and biochemical studies. In the second part of my project, I was interested in the role of a putative secreted protein tyrosine phosphatase (PtpA) during Staphylococcus aureus infection. Well-known in hospital-acquired diseases, this bacteria produces multiple virulence factors that lead to various severe diseases, and the increase of multi-resistant strains is a major concern. This pathogen has the ability to invade and persist in a number of different human host cell types, secreting effector proteins to modulate cellular responses. Here we demonstrated that PtpA is secreted during the bacterial growth. We also determined that PtpA presents a tyrosine phosphatase activity that is regulated by the tyrosine protein kinase CapA1B2 of S. aureus. At last, using the D. discoideum model, we identified some host proteins that interact with PtpA, but their link with infection still remain to be studied.

Un mini-transposon qui permet une mutagénèse stable et non marquée a été modifié pour permettre l’expression de gènes chez les mycoplasmes. Cet outil a tout d’abord été utilisé pour le développement de mycoplasmes fluorescents. Pour ce faire, les protéines mCherry, mKO2 et mNeonGreen ont été insérées dans le chromosome de deux espèces de mycoplasmes phylogénétiquement distants : Mycoplasma mycoides subsp. mycoides (Mmm) et Mycoplasma bovis (M. bovis). Cette insertion a permis l’observation sans précédent de colonies fluorescentes vertes et rouges chez les deux espèces et ce, sans toxicité apparente. De plus, des niveaux de fluorescence équivalents ont été quantifiés par cytométrie en flux chez les deux espèces, ce qui suggère que l’outil développé peut être largement utilisé chez les mycoplasmes. Ces mycoplasmes fluorescents ont ensuite été utilisés pour effectuer des études d’adhésion, d’invasion et de persistance de ces deux espèces de mycoplasmes avec différents types cellulaires bovins. Ces analyses ont confirmé que M. bovis présente de meilleures capacités d’adhésion et prolifération au support de culture, ainsi qu’aux cellules embryonnaires épithéliales qu’il envahi. Il présente aussi une meilleure résistance à la l’élimination par les macrophages. Néanmoins, Mmm a aussi été détecté à l’intérieur des macrophages après 72 heures d’infection, et ce, même à des MOI faibles et en présence de concentrations bactériostatiques d’antibiotique. Ensuite, le système d’expression a été utilisé pour tester la possibilité d’utiliser les mycoplasmes en tant que vecteurs vaccinaux. Le gène de la protéine H du virus de la peste des petits ruminants, utilisé avec succès dans des vaccins recombinants, a été inséré dans un mycoplasme caprin comme preuve de concept d’un vaccin multivalent. Cependant, malgré la détection d’ARNm spécifique, l’expression de la protéine virale n’a pas été mise en évidence, et ce, malgré le recours à une technique très sensible de détection par spectrométrie de masse. La preuve de concept n’a donc pas pu être réalisée. Pour conclure, les systèmes d’expression de gènes de fluorescences développés dans ces travaux sont bien adaptés aux études d’interaction hôte-pathogène et offrent une multitude de perspectives pour l’analyses fonctionnelle chez les mycoplasmes in vitro et in vivo.. / A mini-transposon affording unmarked, stable mutagenesis in mycoplasmas was modified to allow gene expression. This tool was first used for the development of fluorescence expression for stable and innocuous whole mycoplasma cell labelling. For this purpose, the fluorescent proteins GFP2, mCherry, mKO2 and mNeonGreen were introduced as chromosomal tags in the phylogenetically distant species Mycoplasma mycoides subsp. mycoides (Mmm) and Mycoplasma bovis (M. bovis), resulting in the unprecedented observation of red and green fluorescent mycoplasma colonies in the two species, with no apparent cytotoxicity. Equivalent fluorescence expression levels were quantified by flow cytometry in both species, suggesting that these tools can be broadly applied in mycoplasmas. These fluorescent mycoplasmas were then used to compare the adhesion, invasion and persistence of the two species in different bovine cells. They notably confirmed that M. bovis shows a higher adhesion and proliferation capacity to the inert culture surface and higher adhesion to embryonic lung epithelial cells, which it invades. It also shows an increased resistance to elimination by macrophages. However, fluorescent Mmm were also detected inside the phagocytes 72h post-infection, even at a low MOI. Finally, the expression vector was used to assess the possible use of mycoplasmas as vaccine vectors. For this purpose, we introduced the H gene of the “peste des petits ruminants” virus, already used in effective recombinant vaccines, in a caprine mycoplasma as proof-of-concept of a mycoplasma-based multivalent vaccine. However, despite the detection of specific mRNA, the expression of the viral protein could not be evidenced using a highly a sensitive peptide detection technique by mass spectrometry, so this prove of concept could not be delivered. Still, the fluorescence expression tools developed in this study are suitable for host-pathogen interaction studies and offer innumerable perspectives for the functional analysis of mycoplasmas both in vitro and in vivo.

De nombreuses bacteries pathogènes sont capables d'affecter les programmes transcriptionnels de la cellule hôte pendant l'infection. Cependant, les mécanismes contrôlant ce processus restent largement méconnus. En investigant les effets de la Listerai monocytogenes sur les modifications des histones de l'hôte, nous avons mis en évidence un nouveau mecanisme de régulation de transcription nécessaire pour la répression de certains gènes, pendant l'infection. Lors de l'infection par L. monocytogenes, le facteur de virulence sécrété, InlB, se lie au récepteur c-Met et active la signalisation par les intermédiaires PI3K et Akt. cette plateforme de signalisation est nécessaire pour la relocalisation de la deacetylase d'histone, SIRT2, au noyau et l'association à la chromatine.En caractérisant me mécanisme gouvernant la relocalisation nucléaire de SIRT2 lors de l'infection, nous avons démontrés que SIRT2 subit une modification post-traductionnelle. SIRT2 est déphosphorylée à un nouveau site de phosphorylation localisé à la partie terminale de la protéine. SIRT2 est recrutée au site de démarrage de la transcription des gènes réprimés lors de l'infection menant à la deacetylation de H3K18 et la répression transcriptionnelle. Nous avons mis en évidence que SIRT2 est détournée par L. monocytogenes et provoque une croissance des bactéries intracellulaires. Ces résultats démontrent un clef de SIRT2 en provoquant la deacetylation de H3K18 mors de l'infection et dévoilent un nouveau mécanisme imposée par les bactéries pathogènes dans le but de reprogrammer la cellule hôte. / Bacterial pathogens dramatically affect host cell transcription programs for their own profit, however the underlying mechanism in most cases remain elusive. While investigating the effects of listeria monocytogenes on histone modifications, we discovered a new transcription regulatory machanism by which the expression of genes is repressed, during infection. Upon infection by L. monocytogenes, the secret virulence factor, InlB, binds the c-Met receptor and activates signaling through PI3K/Akt. This signaling platform is necessary for causing the relocalization of the histone deacetylase, SIRT2, to the nucleus and associating to chromatin.In characterizing the mechanism governing SIRT2 nuclear relocazing during infection, our results have demonstrated that SIRT2 undergoes a post-translational modification. SIRT2 undergoes dephosphorylation at a novel N-terminal phospho-site. SIRT2 is recruiter to the transcription star sites of genes repressed during inection leading to H3K18 deacetylation and transcriptional repression.finnaly, my results demonstrate that SIRT2 is hijacked by L monocytogenes and promotes an increase in intracellular bacteria. Together, these data uncover a key role for SIRT2 mediated H3K18 deacetylation during infection and characterize a novel mechanisme imposed by a pathogenic bacteriomto reprogram the host cell.