Soutenance de thèse de FRATACCI Alison
Titre de thèse
RÔLE DE LA PROTÉINE CHAPERON HSP90 DANS LA PATHOGÉNIE DE PSEUDOMONAS AERUGINOSA
ROLE OF THE HSP90 CHAPERONE PROTEIN IN THE PATHOGENICITY OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA
Résumé de la thèse
Lors de l'infection, les bactéries sont confrontées à de multiples stress en réponse aux défenses de l'hôte. Ces stress affectent l'homéostasie des protéines (également appelée protéostasie), qui correspond à l'équilibre entre le repliement des protéines et leur dégradation. Pour contrôler cette protéostasie, toutes les cellules, des bactéries aux humains, possèdent une famille de protéines appelées chaperon, qui interagissent avec un large éventail de protéines (appelées clients) afin de favoriser leur repliement, de les protéger de l'agrégation et de permettre leur dégradation. Hsp90 (« Heat-shock protein de 90 kDa ») est un chaperon hautement conservé dont le mécanisme d'action dépend de l'utilisation de l'ATP. Chez les eucaryotes, Hsp90 participe au repliement et à l'activation de centaines de protéines clientes, y compris des protéines oncogéniques, tandis que chez les bactéries, le rôle physiologique de Hsp90 reste moins bien compris et peu de clients ont été identifiés à ce jour. Néanmoins, un lien a récemment été établi entre Hsp90 et la virulence de pathogènes tels que E. coli, Salmonella typhimurium et Pseudomonas aeruginosa. Cependant, le rôle joué par Hsp90 dans les mécanismes de pathogénicité reste encore mystérieux (clients, mécanismes moléculaires, etc.).
L'objectif de ma thèse était de comprendre le rôle d'Hsp90 dans la physiologie de P. aeruginosa, et en particulier son rôle dans la pathogénicité. Grâce à une approche de protéomique globale, nous avons identifié un lien entre Hsp90 et la stabilisation de quatre enzymes NRPS (non-ribosomal peptide synthase) impliquées dans la biosynthèse de la pyoverdine, un sidérophore majeur de P. aeruginosa. Nous avons également montré que la quantité de pyoverdine produite par P. aeruginosa était considérablement réduite en l'absence de Hsp90, par rapport à la souche sauvage (WT) ou à une souche complémentée. Diverses approches m'ont permis de proposer un modèle de régulation post-traductionnelle de ces NRPS : Hsp90 protègerait ces enzymes de la dégradation par la protéase HslUV. Nos résultats suggèrent que le mode d'action d'Hsp90 décrit ici peut être étendu à d'autres NRPS dont la plupart joueraient un rôle dans la virulence, et chez d'autres pathogènes. Mes travaux ont également montré l'implication d'Hsp90 dans la formation de biofilm, un autre déterminant de la pathogénie de PA, ainsi que dans les interactions hôtes pathogènes. Hsp90 contrôlerait donc plusieurs voies de pathogénie de PA, faisant d'elle une cible prometteuse pour une stratégie anti-virulence, offrant une alternative à l'utilisation massive d'antibiotiques.
Thesis resume
During infection, bacteria face multiple stresses in response to host defences. These stresses affect protein homeostasis (also known as proteostasis), which is the balance between protein folding and degradation. To control proteostasis, all cells, from bacteria to human, harbour a family of proteins called chaperones that interact with a wide range of proteins (called clients) to promote their folding, protect them from aggregation and allow them to be degraded. Hsp90 ("Heat-shock protein of 90 kDa") is a highly conserved chaperone whose mechanism of action depends on the use of ATP. In eukaryotes, Hsp90 is involved in the folding and activation of hundreds of clients, including oncogenic proteins, whereas in bacteria, the physiological role of Hsp90 is less well understood and few clients have been identified to date. Nevertheless, a link has recently been established between Hsp90 and the virulence of pathogens such as E. coli, Salmonella typhimurium and Pseudomonas aeruginosa. However, the role played by Hsp90 in the mechanisms of pathogenesis remains unclear (clients, molecular mechanism, etc.).
The aim of my PhD was to understand the role of Hsp90 in the physiology of P. aeruginosa and in particular its role in pathogenesis. Thanks to a global proteomics approach, we identified a link between Hps90 and the stabilisation of 4 NRPS (non-ribosomal peptide synthase) enzymes involved in the biosynthesis of pyoverdine, a major siderophore of P. aeruginosa. We also showed that the amount of pyoverdine produced by P. aeruginosa was considerably reduced in the absence of Hsp90, compared with the WT strain or a complemented strain. Using complementary approaches, we propose a post-translational regulatory model in which Hsp90 protects these NRPS enzymes from degradation by the HslUV protease. Our findings suggest that this Hsp90-dependent mechanism may extend to other NRPS enzymes, many of which contribute to virulence, and potentially to other pathogens. In addition, we demonstrate the involvement of Hsp90 in biofilm formation and host–pathogen interactions, two key determinants of P. aeruginosa pathogenicity. Altogether, our results identify Hsp90 as a key player of multiple virulence pathways and highlight it as a promising target for the development of antivirulence strategy, offering an alternative to the massive use of antibiotics.