Mechanisms of intracellular pathogeny of Staphylococcus aureus in bone infection

Staphylococcus aureus est capable d’être internalisé par les cellules eucaryotes, notamment au cours des infections osseuses, puis d’induire la mort de la cellule. Deux principaux mécanismes ont été décrits comme associés à la cytotoxicité de S. aureus : l’échappement phagosomal et le détournement de l’autophagie. Nous avons exploré ces deux mécanismes et le rôle de plusieurs toxines staphylococciques majeures (alpha-toxine (Hla), phenol-soluble modulins (PSM), bêta-toxine (Hlb)) dans la mort cellulaire, grâce à un modèle in vitro d’infection intracellulaire et des mutants isogéniques. L’échappement phagosomal nécessitant l’expression d’Hlb, inactivée par l’insertion d’un phage chez la majorité des souches cliniques, nous avons testé l’hypothèse d’une excision de ce phage induite par le stress intracellulaire. Nous avons montré que la restauration de l’expression d’Hlb par excision du phage existe de manière spontanée mais n’est pas induite par le passage intracellulaire et n’est pas associée à une hausse de la cytotoxicité. Dans un second temps, nous avons exploré la cytotoxicité d’une souche de S. aureus hypervirulente et avons montré qu’elle est associée à un détournement de l’autophagie via l’inhibition de la fusion autophagosome-lysosome, ceci étant associé à l’expressions des PSMa. Au contraire, Hla, les PSMß et la d-toxine ne semblent jouer aucun rôle intracellulaire chez les S. aureus hypervirulents. Enfin, nous avons mis en évidence que, dans un autre fond génétique de S. aureus, associé au pied diabétique, la cytotoxicité est principalement liée à la capacité de multiplication intracellulaire de la souche, modulée par la présence d’un phageStaphylococcus aureus is able to invade eukaryotic cells, in particular during bone infections, and induce cell death. Two mechanisms have been described as associated with S. aureus cytotoxicity: phagosomal escape and autophagy subversion. We investigated these two mechanisms and the respective roles of several staphylococcal toxins, alpha-toxin (Hla), phenol-soluble modulins (PSMs) and beta-toxin (Hlb), in cell death, using an in vitro intracellular infection model and isogenic mutants of S. aureus. Because Hlb is required for phagosomal escape but this toxin is inactivated by a prophage inserted into the hlb gene in most of clinical isolates of S. aureus, we tested the hypothesis of an excision of this phage induced by intracellular stress. We showed that restoration of Hlb expression due to the excision of hlb-converting phage exists spontaneously but is not induced by intracellular environment and does not increase the cytotoxicity of the strain. In a second part, we explored the cytotoxicity of an hypervirulent strain of S. aureus and demonstrated that it is associated with a subversion of host cell autophagy via an inhibition of autophagosome-lysosome fusion, in a PSMa-dependent manner. Conversely, Hla, PSMß and d-toxin appear to have no intracellular role in the cytotoxicity of hypervirulent S. aureus strains. Finally, we showed that, in another genetic background of S. aureus associated with diabetic foot ulcer, cytotoxicity was linked to the ability of intracellular replication of the strain, which was modulated by the presence of a phag