L’émergence et la dissémination récentes de clones hypervirulents et multi-résistants de Klebsiella pneumoniae ont renouvelé l'intérêt général envers Klebsiella. Cependant, notre connaissance de la pathogénèse de Klebsiella au niveau moléculaire et cellulaire reste faible. Dans ce travail, nous avons mené deux axes de recherche focalisés sur la pathogénèse de Klebsiella. Le premier projet visait à caractériser un mutant de capsule de K. pneumoniae incapable de produire une toxine colibactine fonctionnelle. La colibactine est un métabolite secondaire génotoxique produit principalement par des souches commensales et extraintestinales pathogènes d’Escherichia coli, mais également par des souches de K. pneumoniae. Elle induit des cassures double brin conduisant à la formation de tumeurs dans des cancers colorectaux et contribue à une virulence accrue de la bactérie. Cependant la structure, les voies de biosynthèse, la sécrétion et le mode d’action de la colibactine restent à définir. Le laboratoire avait préalablement observé qu’un mutant de capsule de K. pneumoniae n’était pas capable de produire une colibactine fonctionnelle, suggérant un rôle de la capsule dans ce processus. Nous avons ensuite démontré qu’en fait la capsule n’est pas impliquée dans la fonction de la colibactine, et que l’incapacité du mutant de la capsule à produire une génotoxicité est due à une mutation avec un fort effet dominant négatif dans la protéine ClbD, une enzyme essentielle de la voie de synthèse de la colibactine. Nous caractérisons actuellement cette mutation pour comprendre comment elle affecte la structure et la fonction de ClbD. Le second projet étudiait le rôle de la capsule dans la pathogénèse de K. rhinoscleromatis. K. rhinoscleromatis est une sous-espèce de K. pneumoniae, responsable du rhinosclérome, une maladie chronique granulomateuse des voies aériennes supérieures spécifiquement humaine, et caractérisée par la formation de macrophages spumeux atypiques appelés cellules de Mikulicz. Or les mécanismes physiopathologiques de cette pathologie sont peu connus. A l’aide d’un modèle murin, nous avons observé qu’un mutant de capsule de K. rhinoscleromatis est atténué in vivo, mais aussi que les cellules de Mikulicz sont recrutées lors d’une infection avec un inoculum élevé du mutant de capsule de K. rhinoscleromatis. Ces données nous indiquent 1) que la capsule est un facteur de virulence de K. rhinoscleromatis qui n’est pas impliqué dans la formation et le recrutement des cellules de Mikulicz, et 2) que des facteurs spécifiques de K. rhinoscleromatis contrôlant la formation de cellules de Mikulicz existent et restent à identifier. Les nouvelles données concernant la pathogénèse de Klebsiella apportées par notre travail représentent une contribution significative dans la connaissance du rhinosclérome et du rôle d’une enzyme impliquée dans la synthèse de la colibactine, tout en ouvrant de nouveaux axes de recherche sur la pathogénèse de K. pneumoniae et K. rhinoscleromatis / The recent emergence and global expansion of hypervirulent and multidrug-resistant clones of K. pneumoniae have increased general interest in Klebsiella. However, knowledge of Klebsiella pathogenesis at the molecular and cellular level is still scant. We pursued two lines of research focused on Klebsiella pathogenesis. The first aimed to characterize a K. pneumoniae capsule mutant unable to produce a functional colibactin. Colibactin is a genotoxic secondary metabolite produced mainly by commensals and extraintestinal pathogenic E. coli strains, but also by some K. pneumoniae strains. It induces double-strand DNA breaks leading to tumor formation in colorectal cancer and contributes to increased virulence. However, its structure, biosynthesis, secretion and mode of action have yet to be fully defined. Previous work from our laboratory showed that a K. pneumoniae capsule mutant was unable to produce a functional colibactin, suggesting a role for capsule in this process. We report herein that capsule does not in fact have a role in the colibactin effect and that the inability of the capsule mutant to induce DNA damage is due to a strong dominant negative mutation in ClbD, an essential enzyme of the colibactin biosynthetic pathway. We are currently characterizing this mutation to understand how it deeply affects ClbD structure and function. The second project explored the role of capsule (CPS) in K. rhinoscleromatis pathogenesis. K. rhinoscleromatis is a K. pneumoniae subspecies responsible for rhinoscleroma, a human specific chronic granulomatous disease of the upper airways characterized by the formation of atypical foamy macrophages called Mikulicz cells. However, little is known about the pathophysiological mechanisms underlying this disease. Using our mouse model, we report that a K. rhinoscleromatis CPS mutant is attenuated in vivo but also that Mikulicz cells are observed upon infection with higher doses of K. rhinoscleromatis CPS mutant. Altogether, our data indicate that 1) CPS is a virulence factor of K. rhinoscleromatis, which is not involved in the specific appearance of Mikulicz cells and that 2) the K. rhinoscleromatis specific factors controlling the appearance of Mikulicz cells remain to be identified. The new insights brought to Klebsiella pathogenicity by this work represent a significant contribution to the understanding of rhinoscleroma pathogenesis and of the role of an enzyme implicated in colibactin biosynthesis. This opens new lines of research on K. pneumoniae and K. rhinoscleromatis pathogenesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017USPCC265 |
| Date | 25 September 2017 |
| Creators | Corelli, Barbara |
| Contributors | Sorbonne Paris Cité, Tournebize, Régis |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image |
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