Maturation

Les autophagosomes nouvellement formés se déplacent le long des microtubules dans les deux directions : le sens (+) vers la membrane plasmique et le sens (-) vers le centre organisateur des microtubules (MTOC, microtubule organizing center). Les déplacements dans le sens (+) se font grâce à la protéine adaptatrice FYCO1 (FYVE et coiled-to-coil domain containing protein) qui lie la LC3-II et le PI3P, présents à la surface de l’autophagosome, ainsi que RAB7 et la kinésine. Le rôle de ces déplacements n’est pas décrit mais il est possible qu’ils permettent l’acquisition de membranes (Pankiv et al., 2010). Les déplacements dans le sens (-) ont lieu par la protéine adaptatrice p150^Glued qui lie les protéines RILP (RAB-interacting lysosomal protein) et ORPL1 (oxysterol-binding protein-related protein) présentes sur l’autophagosome ainsi que RAB7 et le complexe dynéine/dynactine (Johansson et al., 2007). Une fois formés de façon aléatoire dans le cytosol, les autophagosomes sont transportés le long des microtubules vers le MTOC où les lysosomes sont habituellement concentrés (Fass et al., 2006). Le rapprochement des autophagosomes avec les lysosomes permet leur fusion et la formation d’autolysosomes. La protéine OATL1 (ornithine amino-transferase-like protein) lie la LC3-II à la surface des autophagosomes et inactive RAB33B, ce qui empêcherait l’ancrage du complexe ATG5 afin que l’autophagosome puisse fusionner avec les lysosomes (Itoh et al., 2011). D’autres

75 protéines comme ESCRT (endosomal sorting complexes required for transport) ou DRAM (damage-regulated autophagy modulator) ainsi que le complexe c-VPS-RAB7-UVRAG et PI3KC3/p150-BECLIN1-UVRAG réguleraient positivement cette fusion (Crighton et al., 2006 ; Liang et al., 2008 ; Rusten et Stenmark, 2009 ; Zhong et al., 2009).

Les événements de fusion membranaire se font généralement par les complexes SNARE formés des sous-unités Qa, Qb et Qc présentes à la surface d’une des membranes à fusionner et de la protéine R-SNARE présente sur l’autre membrane à fusionner. Ici, les protéines impliquées sont la STX17 (Qa) et SNAP29 (synaptosome associated protein 29kDa) (Qb, c) au niveau des autophagosomes ainsi que VAMP8 (vesicle-associated membrane protein) (R-SNARE) au niveau des lysosomes (Itakura et al., 2012) (Figure 26a). La STX17 peut également interagir avec les protéines du complexe HOPS (homotypic fusion et protein sorting) pour induire la fusion entre les autophagosomes et les lysosomes (Jiang et

al., 2014). Même si aucun mécanisme n’est identifié, la STX17 serait recrutée uniquement

sur les autophagosomes afin d’éviter leur fusion précoce avec les lysosomes (Itakura et al., 2012). La protéine ATG14L, qui participe aussi à l’initiation de l’autophagie (cf. II.1.2), favorise cette fusion en modulant le complexe STX17-SNAP29-VAMP8 (Figure 26b) (Diao

et al., 2015). Les différentes activités d’ATG14L proviendraient de la conformation de cette

protéine organisée en monomère dans le complexe PI3K et oligomérisée pour interagir avec les protéines SNARE.

Figure 26 : Fusion membranaire entre l’autophagosome et le lysosome

La fusion entre la membrane de l’autophagosome et celle du lysosome passe par (a) le recrutement des protéines SNARE STX17, SNP29 et VAMP8 puis (b) grâce à ATG14L, le lysosome fusionne avec l’autophagosome. STX17 (Qa-SNARE) SNP29 (Qb,c-SNARE) VAMP8 (R-SNARE)

(a) Recrutement des protéines SNARE

Autophagosome

Lysosome

(b) Fusion membranaire

76 Une fois les autolysosomes formés, les hydrolases lysosomales, les cathepsines et les lipases dégradent les composés séquestrés dans la vacuole ainsi que la membrane interne. Les cathepsines détruisent également la LC3-II présente sur la face interne de l’ancien autophagosome tandis que le recyclage de la protéine LC3-II présente sur la face cytosolique de la vacuole a été réalisé par la protéase ATG4B par délipidation. Les ATPases lysosomales font chuter le pH intravacuolaire, ce qui fait partie du processus dégradatif. Les perméases de la membrane lysosomale permettraient notamment de relarguer des acides aminés dans le cytosol de la cellule hôte, qui pourront être utilisés pour synthétiser de nouvelles protéines. L’augmentation du niveau de nutriments réactive le complexe mTORC et active la restauration des lysosomes autophagiques (ALR, autophagic lysosome reformation). La protéine RUBICON (Run domain beclin1-interacting et cysteine-rich domain-containing protein) séquestre UVRAG du complexe c-VPS-RAB7-UVRAG, ce qui bloque l’activation de RAB7 (Sun et al., 2010). Cette interaction participerait au recyclage des lysosomes autophagiques qui semble avoir lieu sur des vacuoles où RAB7 n’est plus présent. Ce recyclage passe par la formation de longs tubules sur les autolysosomes puis ces vacuoles subissent des étapes de maturation qui s’achèvent par la formation de nouveaux lysosomes (Yu et al., 2010).

2.Les bactéries intracellulaires et l’autophagie

L’autophagie est une voie de l’immunité autonome des cellules eucaryotes permettant la dégradation des micro-organismes qui envahissent le cytosol comme les virus, les parasites ou les bactéries. La xénophagie a été décrite pour la première fois en 1984 par Y. Rikihisa qui a observé qu’une infection par la bactérie Rickettsia tsutsugamushi induit la formation d’autophagosomes rempli de granules de glycogène qui maturent en autolysosomes et contiennent des bactéries dégradées (Rikihisa, 1984). Bien que l’autophagie permette d’éliminer les micro-organismes, certains d’entre eux ont mis en place des stratégies pour inhiber ou détourner cette voie cellulaire à leur avantage. Plus particulièrement, l’autophagie peut être utilisée comme une source de membranes et/ou de nutriments à n’importe quel moment du cycle intracellulaire. L’autophagie est impliquée dans de nombreuses interactions entre les bactéries et l’hôte, qu’elles soient parasitaires ou endosymbiotiques. Il est traité dans ce manuscrit plusieurs exemples représentatifs des relations existant entre les bactéries et l’autophagie cellulaire comme la bactérie endosymbiotique Sodalis pierantonius qui est dégradée par l’autophagie de son hôte. D’autres exemples sont évoqués, en particulier les bactéries pathogènes capables d’inhiber ou de détourner l’autophagie cellulaire telle que les bactéries à Gram positif Streptococcus

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flexneri, Brucella abortus, Coxiella burnetii et Salmonella Typhimurium. Dans cette partie, le

manuscrit est organisé comme suit avec (i) une introduction rapide de chaque bactérie avec une description du cycle intracellulaire, (ii) le détail de ce qui est connu concernant l’interaction de cette bactérie avec l’autophagie et (iii) un schéma qui résume ces interactions.