Implication de l’inflammasome NLRP3 dans la détection des toxines bactériennes et dans l’évolution du COVID-19

Lors d’une infection, la détection des microorganismes pathogènes est indispensable à la réponse immunitaire innée et à l’initiation de l’immunité adaptative. Une réponse immunitaire physiologique est définie comme une réponse proportionnelle et adaptée à la stimulation microbienne et doit conduire à une résolution de l’inflammation. Pour cela, l’hôte doit être capable de détecter quantitativement et qualitativement les micro-organismes. Du point de vue quantitatif, l’hôte détecte des motifs structuraux conservés au sein d’une classe de micro-organismes. D’autre part, la détection de l’activité des facteurs de virulence – spécifiques aux pathogènes – permet une détection qualitative.La découverte des PRR et plus précisément des inflammasomes a permis une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes de détection des pathogènes et des signaux de danger liés aux dommages cellulaires produits lors de l’infections. Les inflammasomes sont des complexes responsables de l’activation de la Caspase-1 et de la maturation de l’IL-1ß et IL-18. Initialement découverts pour leur implication dans des maladies auto-inflammatoires, les inflammasomes sont également impliqués dans la détection de l’activité des facteurs de virulence notamment ceux ciblant les Rho-GTPases.Les Rho-GTPases sont situées au carrefour de grandes voies de signalisation cellulaire ; en régulant la migration cellulaire, la phagocytose ou encore la transcription des gènes, ceux sont des acteurs majeurs de l’immunité. Cela en fait des cibles préférentielles pour les bactéries pathogènes. En effet, plus de 30 facteurs de virulence bactériens manipulent les Rho GTPases en utilisant diverses stratégies menant à leur inhibition ou leur activation.La bactérie E. coli uropathogène est la première cause de cystites, pyélonéphrites et dans les cas les plus graves de bactériémies. Plus de 30% des E. coli uropathogènes possèdent la toxine CNF1, une dé-amidase activant les Rho-GTPases.Avant mon arrivée au laboratoire, l’équipe du Dr Laurent Boyer a montré que la toxine CNF1 induit une réponse immunitaire. En effet, au cours de la bactériémie chez la souris ou de l’infection systémique chez la drosophile, la détection de la toxine CNF1 induit la clairance bactérienne. Au niveau cellulaire, l’activation des Rho-GTPases par CNF1 est responsable de la production de cytokines pro-inflammatoires. En parallèle de cette réponse transcriptionnelle, la toxine CNF1 provoque la maturation de l’IL-1ß de façon dépendante de la Caspase-1, suggérant l’implication d’un inflammasome.Mon projet de thèse était d’identifier l’inflammasome impliqué dans la détection de la toxine CNF1 et de caractériser la voie de signalisation menant à cette activation.Nous avons identifié l’inflammasome NLRP3 comme étant responsable de la détection de l’activation de la GTPase Rac2 par la toxine CNF1. Nous avons ensuite étudié le rôle de la kinase Pak1, effecteur de Rac2, dans cette voie de signalisation et nous avons pu montrer que Pak1 joue un rôle crucial dans l’activation de l’inflammasome NLRP3 par CNF1. Pak1 phosphoryle la Thr659 du récepteur NLRP3 et cette phosphorylation est déterminante pour le recrutement de la protéine régulatrice Nek7 et l’activation de l’inflammasome NLRP3. Finalement, nous avons pu montrer le rôle majeur de la voie Pak1-NLRP3 dans la mise en place d’une réponse immunitaire anti-virulence au cours de la bactériémie.De plus, nous avons utilisé notre expertise pour étudier l’activation de l’inflammasome NLRP3 chez les patients infectés par le SARS-CoV-2. Cette étude nous a permis d’établir la signature de la réponse NLRP3 dans les cellules myéloïdes circulantes des patients COVID-19 et d’utiliser ces paramètres pour définir un score permettant de prédire l’évolution des patients.Mon travail sur l’implication de l’inflammasome NLRP3 dans la détection de la virulence a permis une meilleure compréhension des mécanismes impliqués lors d’une réponse immunitaire anti-infectieuse.