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  Responsable : DAUTRY-VARSAT Alice (adautry@pasteur.fr)


  resume

 

Les travaux de l'unité portent sur deux sujets d'étude : les récepteurs membranaires du système immunitaire et les Chlamydia, bactéries intracellulaires qui sont responsables principalement de pneumopathies, de maladies sexuellement transmises et de cécités. Nous étudions les mécanismes d'entrée et le devenir intracellulaire de ces deux modèles et les conséquences physiologiques de ce trafic.



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Les cellules communiquent avec leur environnement par l'intermédiaire de récepteurs membranaires qui reconnaissent des composés à l'extérieur de la cellule. Ces interactions membranaires peuvent induire un signal intracellulaire et/ou permettre l'entrée de macromolécules voire d'agents pathogènes. Dans de nombreux cas, l'entrée se fait dans des compartiments membranaires puis les composants sont triés vers leur destination cellulaire finale.

Les travaux de l'unité sont consacrés à l'étude de l'entrée, du devenir et du tri intracellulaire vers les compartiments membranaires des cellules eucaryotes aussi bien de récepteurs membranaires que de bactéries intracellulaires, les Chlamydias.

Les récepteurs étudiés sont des récepteurs de lymphocytes, importants pour la réponse immune : récepteur à l'antigène des lymphocytes T et récepteurs d'une cytokine, l'interleukine 2 (IL2).

Les Chlamydias sont, selon les souches, responsables de maladies sexuellement transmises, de cécités, d'infections pulmonaires et pourraient être impliquées dans l'athérosclérose. Nous étudions leur voie d'entrée et leur développement dans les cellules-hôtes.

1. ENTREE ET TRAFIC INTRACELLULAIRE DES RECEPTEURS

(A. Dautry-Varsat, A. Alcover)

Les récepteurs membranaires reconnaissent leur ligand extracellulaire et cette interaction est suivie de l'endocytose du complexe ligand-récepteur. Les récepteurs et ligands sont alors soumis à différentes étapes de tri dans les compartiments membranaires. Par ailleurs, les processus d'endocytose conduisent à des modifications d'expression, de fonction et de localisation des composants membranaires.

Les voies d'endocytose

L'endocytose par récepteur permet aux cellules de communiquer avec leur environnement par l'intermédiaire de récepteurs membranaires qui captent diverses macromolécules biologiques importantes présentes dans le milieu extra-cellulaire. Ce processus est essentiel pour l'homéostasie de la cellule puisqu'il contrôle des fonctions aussi diverses que l'apport spécifique de nutriments, la réponse cellulaire aux hormones et autres facteurs de croissance, la capture des antigènes par les cellules présentatrices et l'entrée de certains pathogènes.

Le mécanisme d'endocytose le mieux connu est celui qui implique d'abord la localisation des récepteurs dans des régions particulières de la membrane plasmique, les puits recouverts de clathrine. Ceux-ci se creusent pour former des vésicules recouvertes qui bourgeonnent à partir de la membrane puis perdent rapidement leur manteau de clathrine. Ces vésicules qui transportent les complexes récepteur-ligand fusionnent ensuite avec des compartiments membranaires intracellulaires, les endosomes.

Nous avons développé de nouveaux outils puissants pour bloquer spécifiquement la voie d'endocytose passant par les puits recouverts de clathrine, des mutants négatifs dominants de la protéine Eps15.

Nous aidant de ces mutants, nous avons identifié l'interleukine 2 (IL2) comme le premier ligand physiologique internalisé dans les lymphocytes par une nouvelle voie d'endocytose indépendante de la clathrine. L'endocytose des récepteurs de l'IL2 par cette voie est rapide et efficace.

La distribution membranaire des récepteurs de l'IL2 a été analysée : ils ne sont pas localisés dans les structures à clathrine, au contraire des récepteurs de la transferrine, marqueurs de la voie d'endocytose dépendante de la clathrine. Les récepteurs de l'IL2 sont en fait associés de façon constitutive à des microdomaines membranaires riches en cholestérol et en glycosphingolipides, appelés "rafts". Après endocytose, ils restent dans de tels microdomaines lipidiques une fois qu'ils ont atteint les endosomes. Recherchant la régulation moléculaire de cette nouvelle voie d'endocytose, nous avons montré que les petites GTPases de la famille Rho contrôlent spécifiquement la voie indépendante de la clathrine tandis que la GTPase dynamine est impliquée dans la régulation des voies dépendantes et indépendantes de la clathrine.

Le tri intracellulaire des récepteurs internalisés : rôle de l'ubiquitination

Après avoir atteint les endosomes, les récepteurs de l'IL2 sont triés pour être acheminés vers les lysosomes où ils sont dégradés. Nous avons observé qu'une chaîne du récepteur est mono-ubiquitinylée. Lorsqu'on empêche l'addition d'ubiquitine au récepteur, sa dégradation est inhibée sans que son endocytose ne soit touchée. D'autre part la petite séquence du récepteur de l'IL2 responsable de son orientation vers les lysosomes et de son ubiquitination est suffisante, lorsqu'elle est greffée sur une autre protéine membranaire, pour l'orienter vers les lysosomes. En conclusion, ceci montre que le système d'ubiquitination, en plus de son rôle établi pour la dégradation par le protéasome des protéines nucléaires et cytosoliques, intervient dans le tri intracellulaire de récepteurs contrôlant ainsi leur expression à la surface.

Réponse des lymphocytes T aux superantigènes bactériens

Certaines toxines bactériennes responsables d'intoxications alimentaires, induisent une forte activation des lymphocytes T et sont également à l'origine d'autres pathologies. Ces toxines appelées superantigènes, sont capables d'induire une réponse immunitaire forte même lorsqu'elles sont présentes en faible quantité. Cette réponse est due à la reconnaissance de ces toxines par les lymphocytes T. Nous avons montré que ce phénomène met en jeu des interactions entre récepteurs à l'antigène sur la membrane des lymphocytes T, que ceux-ci aient lié un superantigène ou simplement qu'ils soient proches de récepteurs ayant lié un superantigène.

La reconnaissance de ces toxines induit des changements de morphologie et de polarisation cellulaire, dus à une profonde réorganisation des composants de la membrane et du cytosquelette (Figure 1). Nous avons montré que des protéines établissant des liens entre la membrane et le cytosquelette sont essentielles pour l'activation des lymphocytes T.

2. Invasion par Des bactéries INTRACELLULAIRES, LES Chlamydias

(A. Dautry-Varsat, I. Jutras, A. Subtil, B. Wyplosz)

Les bactéries Chlamydia se développent exclusivement à l'intérieur d'une cellule-hôte. Trois espèces sont pathogènes pour l'homme et sont responsables essentiellement de pneumopathies, de maladies sexuellement transmissibles et du trachome. Les bactéries se multiplient dans un compartiment membranaire appelé inclusion, d'où elles sont capables de détourner à leur bénéfice les fonctions des cellules épithéliales qu'elles infectent. Les infections primaires sont très souvent relativement mineures, voire asymptomatiques. Les séquelles, cécité, stérilité, grossesse extra-utérine, apparaissent longtemps après l'infection. Tout le cycle intracellulaire des Chlamydias a lieu dans une vacuole délimitée par une membrane dans laquelle elles se différencient et prolifèrent (Figure 2). A la fin de ce cycle, la cellule est lysée et des formes infectieuses des bactéries sont produites. Nous étudions les mécanismes par lesquels ces bactéries entrent dans les cellules, s'y développent et modifient les cellules-hôtes.

L'inclusion est un compartiment membranaire dont la taille augmente très rapidement au cours de l'infection. Cette membrane contient des lipides qui proviennent de la cellule-hôte. Elle reçoit également des protéines qui proviennent des bactéries qui prolifèrent à l'intérieur de l'inclusion. Nous avons démontré que les Chlamydia utilisent un système de sécrétion commun à différentes bactéries pathogènes pour sécréter des protéines à travers la membrane de l'inclusion. Nous avons identifié plusieurs protéines qui utilisent cette voie de sécrétion pour atteindre le cytosol de la cellule-hôte ou la membrane de l'inclusion. Il est très probable que ces protéines jouent un rôle important dans la pathogénicité des Chlamydia.

Enfin, l'infection induit l'apoptose (mort cellulaire programmée) des cellules hôtes, aussi bien dans des cellules en culture que dans des animaux infectés. Nous avons montré que l'apoptose induite par l'infection se fait par un mécanisme indépendant des molécules effectrices habituellement décrites, les caspases, et elle est détectable à la fin du cycle infectieux. Lorsque l'apoptose est inhibée, le rendement de l'infection diminue, suggérant que l'apoptose est utilisée par les bactéries pour sortir de la cellule infectée.

Légendes des photos :

Figure 1 : lymphocyte T humain (Tc) interagissant avec une cellule qui présente un superantigène bactérien (APC). On observe par microscopie confocale la polarisation du cytosquelette d'actine (figure de gauche) du lymphocyte T. A droite, on observe la morphologie de ces deux cellules par contraste interférentiel.

Figure 2 : Schéma du cycle de développement de Chlamydia. L'intégralité du cycle se déroule dans une cellule-hôte, en 48 à 72 heures. La forme infectieuse (EB) se différencie en forme proliférative (RB) qui se multiplie puis se différencie en EB en fin de cycle.



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
 

GOISNARD Christiane, IP, cgoisnar@pasteur.fr

ALCOVER Andrés, IP, aalcover@pasteur.fr

DAUTRY-VARSAT Alice, IP, adautry@pasteur.fr

LAMAZE Christophe, INSERM, clamaze@pasteur.fr

SUBTIL Agathe, CNRS, asubtil@pasteur.fr

DAS Vincent, DEA, vdas@pasteur.fr

JUTRAS Isabelle, Post-doctorant, ijutras@pasteur.fr

MONIER Marie-Noëlle, DEA, mmonier@pasteur.fr

ROUMIER Anne, Etudiante en thèse, aroumier@pasteur.fr

WYPLOSZ Benjamin, Médecin, Thèse, bwyplosz@pasteur.fr

DUJEANCOURT Annick, IP, adujean@pasteur.fr

MALARDE Valérie, IP

SOUQUE Philippe, IP, psouque@pasteur.fr


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