Formation de la vacuole contenant L pneumophila (VCL)

Lorsque des bactéries ou des composés inertes sont internalisés, ils vont être retrouvés au sein d’un phagosome. Ce phagosome va progressivement s’acidifier en fusionnant avec des lysosomes. Ce sont des vésicules contenant des enzymes incluant des protéases et des hydrolases, dont le rôle sera de dégrader le contenu du phagosome. Cependant, quand L. pneumophila est internalisée, elle va inhiber cette voie de dégradation, et maintenir un pH neutre en début d’infection, puis le pH va s’acidifier naturellement afin d’éliminer les bactéries présentes. Le maintien d’un pH neutre n’est pas observé dans les phagosomes contenant des E. coli non pathogènes, ou des L. pneumophila tuées à la chaleur (Horwitz 1983a; Sturgill-Koszycki and Swanson 2000)_{. En début d’infection, la bactérie va inhiber l’acidification du pH ce qui} lui permet de survivre. Cependant, le phagosome va progressivement s’acidifier et présenter des marqueurs lysosomaux, comme la protéine LAMP-1, suggérant que le phagosome fusionne avec des lysosomes. Ces résultats suggèrent que la bactérie a besoin en début d’infection d'un pH neutre pour survivre, mais qu’au bout d’un certain temps, elle devient résistante à cette acidification. D’ailleurs, chez les macrophages,

la réplication des bactéries semble induite par cette acidification tardive (Swanson and Hammer 2000).

Un effecteur associé au SST4 Dot/Icm, SidK, va interagir avec la protéine VatA, un composant clé de la pompe à protons, ce qui va inhiber son activité et la translocation des protons, aboutissant à une inhibition de l’acidification de la vacuole (Xu et al. 2010).

3.6.2.2. Maturation de la VCL

Après internalisation de la bactérie et inhibition de la voie phago-lysosomale, la vacuole contenant L. pneumophila (VCL) va subir des changements médiés par le recrutement de vésicules cytoplasmiques, de réticulum endoplasmique ou encore de mitochondries (Horwitz 1983b; Horwitz and Maxfield 1984). De plus, un remodelage de la VCL est observé par le recrutement de vésicules dérivées du réticulum endoplasmique, de protéines effectrices exportées par le SST4 Dot/Icm, de diverses protéines de l’hôte, de ribosomes, ce qui aboutit à la formation d’une niche réplicative permettant la réplication de la bactérie (Tilney et al. 2001; Escoll et al. 2015). La VCL va ainsi être recouverte de protéines modulant le recrutement d’autres protéines, ou permettant de détourner des processus physiologiques importants de la cellule. La plupart de ces recrutements se font par l’intermédiaire d’effecteurs associées au SST4 Dot/Icm ainsi qu’au SST2.

Il a été suggéré que par la présence de protéines telles que Rab1 et Arf1, des vésicules sécrétoires provenant du réticulum endoplasmique sont détournées vers la VCL. Le recrutement de ces protéines est médié par les effecteurs bactériens SidM/DrrA et RalF (Nagai et al. 2002; Machner and Isberg 2006; Murata et al. 2006). D’autres effecteurs sont également impliqués dans le recrutement de vésicules et le détournement du trafic vésiculaire, tels que les effecteurs bactériens SidC, LidA ou RalF (Escoll et al. 2013). Les effecteurs LncP et LegS2/Spl sont retrouvés sur les mitochondries, ce qui suggère l’importance des mitochondries au cours de l’infection (Degtyar et al. 2009; Dolezal et al. 2012). Les effecteurs SidJ et LegK2 sont impliqués dans le recrutement du reticulum endosplasmique à la VCL (Liu and Luo 2007; Hervet et al. 2011).

3.6.2.3. Détournement des processus biologiques

L. pneumophila possède dans son génome un arsenal de gènes ressemblants

à ceux des eucaryotes. Ces derniers vont lui permettre de détourner de très nombreux processus biologiques de son hôte afin de pouvoir survivre et se multiplier. Bien que beaucoup d’effecteurs aient été identifiés dans le détournement de ces processus biologiques, tous ces effecteurs ne seront pas décrits dans la suite de cette introduction.

Parmi ces processus, il est retrouvé le trafic vésiculaire ou la transduction de signal impliquant de nombreux éléments tels que les phosphoinositides (lipides) et les enzymes régulatrices (kinase et phosphatase), les petites GTPases ou la machinerie d’ubiquitination (Di Paolo and De Camilli 2006; Stenmark 2009; Jean and Kiger 2012; Popovic et al. 2014; Finsel and Hilbi 2015). De nombreux effecteurs du SST4-B Dot/Icm peuvent se lier aux phosphoinositides tels que LidA, LptD, RidL et SetA, ou vont réguler leurs fonctions tel que SidP (Finsel and Hilbi 2015). Parmi les petites GTPases, Rab5, Rab7, Rab14 et Rab21 sont retrouvées sur la membrane de la VCL (Urwyler et al. 2009; Hoffmann et al. 2014a). L’effecteur PieE peut se fixer à des petites GTPases comme Rab5c et Rab7 (Mousnier et al. 2014). Le transport rétrograde est un processus impliqué dans le recyclage des récepteurs vers l’appareil de Golgi, qui va être inhibé au cours de l’infection par L. pneumophila. Des effecteurs comme LpnE et RidL ont été montrés comme impliqués dans cette inhibition (Weber et al. 2009; Finsel and Hilbi 2015).

L’autophagie, un processus de recyclage important des éléments de la cellule, est détourné par l’effecteur RavZ de L. pneumophila (Choy et al. 2012). L’effecteur LegA9 a également été montré comme impliqué dans le détournement de ce processus, cependant le mécanisme d’action reste mal connu (Khweek et al. 2013).

Plusieurs effecteurs du système Dot/Icm ont montré une implication dans le détournement de l’apoptose. C’est le cas de SidF, LnaB ou LegK1 (Losick and Isberg 2006; Abu-zant et al. 2007; Banga et al. 2007; Ge et al. 2009). D’autres effecteurs ont également été mis en évidence.

Une altération de la mobilité cellulaire, du cytosquelette d’actine, de la division cellulaire, de la traduction, de la régulation des gènes ou des modifications épigénétiques sont également des processus détournés par L. pneumophila (Franco

and Shuman 2012; Michard et al. 2015; Rolando et al. 2015; Mengue et al. 2016, 2017; de Jesús-Díaz et al. 2017; Schuhmacher et al. 2018; Sol et al. 2019).