Exploitation des voies d’entrée dans le macrophage

L’activation de la réponse immunitaire du macrophage face à M. tuberculosis nécessite une interaction entre ces deux protagonistes. A la surface des macrophages sont localisés des récepteurs capables d’interagir avec M. tuberculosis. La reconnaissance du pathogène qui induit une cascade de signalisation aboutissant l’internalisation du pathogène via un mécanisme de phagocytose (Figure 10).

La phagocytose est un processus cellulaire physiologique permettant l’internalisation de pathogènes par des cellules phagocytaires. Ce phénomène est issu d’un remodelage du cytosquelette d’actine induisant la formation de pseudopodes ou une invagination de la membrane plasmique en fonction du récepteur avec lequel se fait l’interaction (Caron and Hall, 1998). L’induction de la phagocytose peut se faire après reconnaissance directe ou indirecte des mycobactéries par le macrophage.

La phagocytose indirecte dite opsonique, fait intervenir des opsonines dont les plus étudiées sont les opsonines classiques du sérum : les immunoglobulines et les fragments du complément. Ces molécules sont reconnues respectivement par les récepteurs du fragment Fcγ des immunoglobulines (FcγRs) et le récepteur du complément, et notamment le récepteur au complément de type 3 (CR3) (Figure 10 ; Tableau 2). Il existe aussi d’autres molécules opsonisantes telles que les collectines, familles à laquelle appartiennent les protéines du surfactant A & D (SP-A et SP-D) ainsi que la fibronectine, ou encore le mannose-binding lectin

Tableau 2 : Récepteurs macrophagiques impliqués dans l’internalisation de M. tuberculosis

Récepteur Ligands Rôle Références

Récepteur au Mannose

Man-LAM PIM

Phagocytose

Inhibition de la maturation du phagosome

(Schlesinger et al., 1994) (Schlesinger, 1993) (Torrelles et al., 2006) Récepteur Scavenger M. tuberculosis Phagocytose Coopération avec TLR2 (Zimmerli et al., 1996) (Hoebe et al., 2005)

DC-SIGN Man-LAM ? Phagocytose (Tailleux et al., 2005)

Récepteur au Complément de type 3 Antigène 85C PIM Phagocytose (Schlesinger et al., 1990) (Velasco-Velazquez et al., 2003) Dectine-1 M. tuberculosis Phagocytose Induit la réponse adaptative

Coopération TLR2

(MBL) (Pour revue Sasindran and Torrelles, 2011) (Figure 10 ; Tableau 2). La phagocytose opsonique est généralement associée à un mécanisme en faveur de l’hôte, déclenchant une réponse bactéricide du macrophage (de Haas et al., 1995).

La phagocytose directe ou non opsonique de M. tuberculosis consiste en la reconnaissance de molécules associées au pathogène (PAMPs pour Pathogen Associated Molecular Patterns) localisées au niveau de l’enveloppe mycobactérienne, tels que le peptidoglycane, des lipoprotéines ou autres molécules à la surface de M. tuberculosis, avec des PRRs (Patterns Recognizing Receptors). La phagocytose non-opsonique implique divers récepteurs, parmi lesquels on retrouve les récepteurs lectines de types C tels que le récepteur au mannose (MR) (Astarie-Dequeker et al., 1999; Schlesinger, 1993) et DC-SIGN (Dendritic Cells- Specific intracellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin) (Tailleux et al., 2005), le site lectine du CR3 (Cywes et al., 1996) ainsi que les récepteurs scavengers (Zimmerli et al., 1996) ou encore Dectin-1 (Yadav and Schorey, 2006). (Figure 10 ; Tableau 2).

La contribution relative de ces récepteurs dans le devenir et la survie des mycobactéries à l’intérieur de la cellule n’est toujours pas clairement définie. Néanmoins, l’infection de macrophages par deux souches différentes par leur virulence a montré qu’elles empruntent des voies d’entrée différentes (Schlesinger et al., 1996). De plus, l’internalisation via le MR ou les récepteurs scavengers entraînent un blocage de la maturation du phagosome associée à la poursuite de la croissance mycobactérienne, alors que les mycobactéries opsonisées et internalisées via le fragment Fcγ sont éliminées (Kang et al., 2005; Torrelles et al., 2006). Même si ce n’est pas clairement décrit, il paraît donc plausible que l’utilisation par M. tuberculosis des différentes voies de phagocytose dans la cellule et de leur répercussion sur l’induction de la réponse immunitaire soit une stratégie de survie.

L’interaction de M. tuberculosis avec d’autres récepteurs membranaires non responsables de l’induction de la phagocytose est possible. Ces récepteurs agissent souvent comme co-récepteurs de phagocytose. Ainsi, l’interaction avec les TLRs (Toll-Like Receptors) induit la sécrétion de médiateurs solubles et active différents mécanismes bactéricides du macrophage infecté, provoquant une différence dans la survie du pathogène au sein de l’hôte (Meena and Rajni, 2010). Une fois phagocytées, les mycobactéries se retrouvent localisées dans un phagosome qui reste bloqué à un stade précoce et ne subit pas les différentes étapes de maturation le long de la voie endocytique aboutissant classiquement à la formation d’un phagolysosome bactéricide.

Figure 11 : Maturation du phagosome après phagocytose d’une bactérie.

La phagocytose induit une augmentation de la concentration cytosolique de Ca2+. Cette augmentation permet

l’association du Ca2+ à la calmoduline, et le complexe formé induit l’activation de la calmoduline kinase II (CamKII). Le

recrutement de la protéine Rab5A par fusion avec les endosomes précoces (Bucci et al., 1992) permet le recrutement de la phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) hVps34 à la membrane du phagosome précoce en réponse à l’activation de la

calmoduline kinase II (CaMKII) (Fratti et al., 2001; Murray et al., 2002). Une fois la PI3K hVps34 recrutée, elle induit la

formation de phosphatidylinositol-3-phosphate (PI3P) qui, en présence de Rab5A, permet le recrutement de la protéine

EEA1, protéine responsable de la poursuite de la maturation par la fusion du phagosome précoce avec les endosomes tardifs (Gaullier et al., 2000; Lawe et al., 2000). Les phagosomes intermédiaires sont une étape permettant le renouvellement de la membrane plasmique via l’implication des GTPases Rab et de la protéine COP1 (coat protein 1) (Botelho et al., 2000). Les membranes devant être dégradées sont ubiquitinylées avant d’être associées au complexe protéique ESCRT (pour Endosomal-Sorting Complex Required for Transport) (Lee et al., 2005). L’interaction avec les endosomes tardifs entraîne la formation de phagosomes tardifs. Ces phagosomes expriment notamment à leur surface les protéines lysosomales associées aux membranes (LAMP-1 et -2). De plus, les H+-ATPases présentes à la surface permettent d’acidifier la lumière du phagosome jusqu’à atteindre un pH de 5,5-6 (Desjardins et al., 1994). La GTPase Rab7A est une protéine nécessaire à la fusion entre les phagosomes tardifs et les lysosomes. Son recrutement implique la protéine Rab5, aussi indispensable pour la fusion avec les lysosomes (Vieira et al., 2003). Rab7A recrute plusieurs effecteurs à la membrane de la vacuole. Parmi eux, les RILP (Rab-interacting lysosomal protein) vont permettre le rapprochement entre les deux compartiments, permettant la fusion phagolysosomale (Harrison et al., 2003). Le phagolysosome est différentiable du phagosome tardif notamment par des membranes internes enrichies en PI3P, une

teneur élevée en cathepsine, l’absence de mannose-6-phosphate, la présence à la membrane de la glycoprotéine lysosomale CD63 (Cluster de différentiation 63, aussi appelé LAMP-3) et une accumulation de H+-ATPases. (Pour revue, Flannagan et al., 2009).

Endosome précoce

Rab5

Phagosome précoce Phagosome intermédiaire Phagosome tardif Phagolysosome

Corps multivésiculaires Endosomes tardifs Lysosomes

Ca2+_/CaM ↑ CaMK II hVps34 PI(3)P EEA1 H+ATPase COP-1 ESCRT LAMP-1 LAMP-2 7,4 Ca2+_cytosolique ↑ 4,5 Cathepsines Hydrolases Rab7 RILP CD63 LAMP-2 TACO pH H+ATPase Acivité Sphingosine Kinase ↑