Déterminants moléculaires impliqués dans la phase de persistance intracellulaire de la bactérie pathogène Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes (Lm) est une bactérie pathogène intracellulaire responsable d'une grave maladie d'origine alimentaire, la listériose. Si les mécanismes associés à la listériose invasive ont fait l'objet de nombreux travaux, ceux impliqués dans le portage asymptomatique chez l'homme et les animaux sont peu compris et très peu étudiés. Plusieurs mécanismes pourraient y contribuer, notamment la capacité de Lm à adopter un état viable but not culturable (VBNC) ou à entrer en dormance dans des vacuoles de persistance intracellulaire. Lors d'une infection prolongée dans des cellules épithéliales humaines (hépatocytes et trophoblastes), Lm passe d'un état réplicatif à un état métabolique ralenti au sein de vacuoles aux propriétés lysosomales, les LisCV. Les mécanismes sous-jacents ne sont pas élucidés mais corrèlent avec la disparation du facteur de motilité ActA à la surface des bactéries. L'objectif de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes associés à la formation des LisCV via 2 axes: (i) L'étude de la variabilité du phénotype de persistance intracellulaire selon la diversité génétique et écologique de Lm et (ii) L'étude de la reprogrammation transcriptionnelle des bactéries lors de la transition entre la phase précoce réplicative et la phase tardive de persistance au sein des LisCV. Nous avons caractérisé 106 souches appartenant aux 2 lignées majeures de l'espèce (22 complexes clonaux, CC), dans notre modèle d'infection à long terme de cellules placentaires JEG-3, pour leur capacité à réaliser les étapes-clés du processus infectieux (entrée, dissémination cytosolique et persistance). Nous avons mis en évidence que la formation des LisCV était une propriété générale de l'espèce. Seuls 4 variants (V1 à V4), présentant des phénotypes de dissémination ou de persistance altérés, ont été identifiés. Ces variants appartiennent à des CCs prévalents dans les aliments mais rarement associés à des cas cliniques (CC9 et CC121), qui ont la particularité de produire une InlA- tronquée et dont la capacité d'invasion est fortement réduite. En plus de la mutation dans inlA, V1 présentait des défauts dès la phase précoce liés à une mutation encore non décrite dans hly, conduisant à la synthèse d'une LLO tronquée non fonctionnelle. .V2 présentait un phénotype "hyper-persistant" avec de larges vacuoles, lié à la perte du gène gshF, co-activateur de PrfA, régulateur transcriptionnel des gènes de virulence. V3 et V4 montraient des phénotypes "hypo-persistants" comparables et spécifiques à la phase tardive, avec des LisCV plus petites, des bactéries plus associées à l'actine et plus d'ActA détecté à la surface bactérienne. V3 et V4 sont génétiquement proches et partagent 6 mutations qui pourraient être responsables du phénotype et constituer des marqueurs importants de persistance. Afin de mettre en évidence la reprogrammation transcriptionnelle des bactéries lors de la transition vers la phase de persistance intravacuolaire, nous avons obtenu les transcriptomes des bactéries extracellulaires en phase exponentielle de croissance, des bactéries intracellulaires en phases précoce (réplicatives dans le cytosol) et tardive (en persistance dans les LisCVs). Nous avons observé une reprogrammation massive des gènes lors de la phase tardive, avec une surexpression des gènes associés au stress acide et une répression de certains gènes de division et du métabolisme, cohérent avec les conditions dégradatives des LisCV et une vie ralentie des bactéries intravacuolaires. Nous avons étudié des mutants de délétion de gènes spécifiquement induits lors de la phase tardive et cherché à mettre au point un système de détection des bactéries vacuolaires via des gènes « senseurs ». L'ensemble de ces résultats suggèrent des mécanismes actifs de formation des LisCV par Lm qui pourraient contribuer au portage asymptomatique et à la persistance de Lm dans les tissus et expliquer les périodes d'incubation parfois longues du pathogène.