Virulence microbienne et signalisation inflammatoire (VIRINFLAM)

Nous recherchons les bases moléculaires contrôlant l'activation de l'inflammasome NLRP3 en réponse à la toxine CNF1 et d'autres facteurs de virulence activant les RhoGTPases.

La preuve d'une réponse immunitaire chez l'animal dirigée contre les facteurs de virulence activant les RhoGTPases est récemment apparue. Le rôle majeur du  Recepteur NOD Like Pyrine dans la détection des modifications cellulaires déclenchées par les toxines inhibant la GTPase RhoA, indiquant l'implication de la NLR dans la détection des facteurs de virulence (Xu et al 2014). Nos travaux ont montré le rôle critique de la caspase-1 et de l'ASC en réponse à la toxine CNF1 produite par les Escherichia coli uropathogenes, indiquant le rôle central des inflammasomes dans la detection du potentiel de virulence des microbes (Diabate et al., 2015, Dufies et al, 2021).

Plus récemment, nos travaux ont mis en évidence les bases moléculaires contrôlant l'activation de l'inflammasome NLRP3 en réponse à la toxine CNF1 et d'autres facteurs de virulence activant les RhoGTPases. Nos travaux ont également mis en évidence le rôle des kinases Pak1/2 et la phosphorylation de NLRP3 par Pak sur T659 dans la sécrétion d'IL-1beta (Dufies et al., 2021; Dufies and Boyer, 2021).

Nous allons maintenant déterminer comment cette modification régule le complexe NLRP3 mais egalement identifier d'autres regulateurs de cette voie responsable de la secretion de la cytokine IL-1beta dans le contexte de l'infection et plus largement des maladies inflammatoires.

En comparant des souches isogéniques d'Esherichia coli exprimant soit la forme sauvage de CNF1, soit le mutant catalytique inactif de CNF1, nous avons montré que l'activité de CNF1 est détectée par le système immunitaire, entraînant une élimination rapide des bactéries lors d'une bactériémie. Nous avons également observé une augmentation de l'IL-1beta dans le sang des souris infectées par E. coli exprimant CNF1 par rapport au mutant catalytique inactif de CNF1.

Nous avons, de plus, vérifié que l'inhibiteur de NLRP3, MCC950, bloque l'élimination des bactéries lors de bactériémies. De plus, nos résultats de bactériémie réalisés sur des souris NLRP3 KO nous ont permis de démontrer génétiquement l'importance de cet inflammasome dans la réponse de l'hôte lors d'une bactériémie.

Suite à cette observation, nous avons utilisé des inhibiteurs de Pak1 pour bloquer l'immunité déclenchée par le CNF1 et l'élimination des bactéries lors d'une bactériémie. Il s'agit maintenant de déterminer les cellules immunitaires impliquées dans ce phénomène et plus largement d'etudier l'implication de l'inflammasome NLRP3 dans l'elimination des bacteries au cours de la bacterimie et du sepsis. Dans ce but nous avons mis en place une etude clinique et un test cellulaire nous permettant de mesurer l'etat d'activation de l'inflammasome NLRP3 chez les patients bacteriemiques.

Lorsque l'épidémie de COVID-19 a commencé, nous avons adapté notre test. En effet, nous avons étudié l'importance de l'inflammasome NLPR3 dans le COVID-19 en constituant une cohorte de patients et en analysant les cellules myéloïdes circulantes.

Cette étude nous a permis de mettre en évidence l'implication des monocytes non classiques et des neutrophiles immatures dans les formes sévères de COVID-19. L'activation de l'inflammasome est augmentée dans les monocytes non classiques de patients atteints de formes sévères de COVID-19 car il s'effondre dans les neutrophiles immatures. Les résultats obtenus nous ont permis de développer un score pronostique à bonne valeur prédictive sur le devenir des patients COVID-19 (Courjon et al., 2021). 

Dans notre équipe, nous utilisons plusieurs modèles expérimentaux allant des systèmes invertébrés aux systèmes mammifères pour comprendre les bases moléculaires de la réponse immunitaire innée lors d'une infection. Mon groupe se concentre sur l'importance de l'ubiquitination, une modification post-traductionnelle altérant la stabilité, la localisation ou l'activité des protéines, dans le système immunitaire inné. En effet, l'ubiquitination est une réaction régulée positivement et négativement par des centaines d'enzymes et impliquée dans pratiquement tous les processus physiologiques. Son implication dans l'immunité innée a été particulièrement bien décrite pour la régulation de la voie Toll/NFkB. Cependant, on en sait moins sur le rôle que joue l'ubiquitination dans d'autres voies de signalisation de l’immunité et dans la réponse à l’infection. Le nématode Caenorhabditis elegans a développé un système immunitaire inné indépendant du facteur NFkB et l'ubiquitination apparaît comme un facteur important dans la défense de l'hôte lors d'infections bactériennes et virales (Garcia-Sanchez et al., 2021). Notre recherche vise à identifier et caractériser les enzymes conservées modifiant l'ubiquitine et régulant l'immunité innée et la défense de l’hôte. À l'aide d'une analyse RNAi-Seq et d'un criblage RNAi basé sur un rapporteur fluorescent, nous identifions les régulateurs et les effecteurs de la voie immunitaire contrôlant la défense de l'hôte chez C. elegans. En utilisant des systèmes expérimentaux de mammifères, nous visons à identifier les enzymes immunitaires conservées qui sont également nécessaires pour la défense de l'hôte contre l'infection dans des modèles de vertébrés.

Notre équipe compte 8 docteurs cliniciens spécialisés en infectiologie, parasitologie, bactériologie et virologie. Forts de leur expertise sur les pathogènes humains et les maladies apparentées, nous développons des recherches à l'interface entre la recherche fondamentale et la recherche clinique pour disséquer les mécanismes de pathogénicité et de détection des pathogènes par le système immunitaire inné. Ce travail bénéficie de la proximité du C3M et du CHU de Nice L'Archet et permet une émulation entre les différents projets de recherche, tous centrés sur l'étude de l'interaction entre les microorganismes pathogènes pour l'homme et le système immunitaire.

Avec le laboratoire de Parasitologie du CHU de Nice, nous avons identifié l'importance de l'interaction du parasite leishmania avec le tissu adipeux et nous développons actuellement des outils pour étudier l'impact de cette interaction sur le système immunitaire chez l'homme (Schwing et al., 2019 ; Schwing et al., 2021). Nous étudions cette interaction dans le cadre de la leishmaniose et du portage asymptomatique de Leishmania infantum dans le cadre d'un PHRC.

Avec le laboratoire de Bactériologie, nous avons mis en évidence l'émergence de la pathogénicité de souches de Bacillus cereus et d'Aeromonas. À l'aide de modèles d'infection (drosophile et souris), nous avons déterminé le rôle de la virulence bactérienne et de l'immunité innée de l'hôte dans cette interaction (Lotte et al., 2017 ; Barraud et al., 2020 ; Ben Khedher et al., 2021). Les travaux sur B. cereus ont permis de mettre en évidence l'émergence d'infections à B. cereus chez les nouveau-nés prématurés. Nous poursuivons cette étude avec un recrutement national de souches bactériennes et un projet transversal en collaboration avec l'INRAE ​​et l'ANSES pour déterminer l'origine de cette émergence, le rôle des facteurs de virulence et la réponse immunitaire innée.