Intracellular replication and persistence strategies of the Q Fever pathogen Coxiella burnetii

Etude de la réplication intracellulaire et de la persistance de Coxiella burnetii, agent pathogène de la fièvre QCoxiella burnetii est la bactérie responsable de la fièvre Q, une maladie considérée comme l’une des zoonoses réémergentes les plus préoccupantes en Europe. C. burnetii infecte les humains par inhalation d’aérosols contaminés, causant des épidémies avec de lourdes conséquences économiques et sanitaires. A la suite de l’invasion, C. burnetii détourne les fonctions de la cellule hôte pour inhiber la réponse immunitaire innée et générer une niche réplicative appelée CCV (Coxiella-containing vacuole) d’une composition protéique et lipidique unique. Mon projet de thèse se focalise sur l’étude des interactions hôte/pathogène permettant la persistance et la réplication intracellulaire de C. burnetii.Tout d’abord, nous avons démontré comment la protéine effectrice bactérienne NopA inhibe la réponse immunitaire innée des cellules infectées. Les résultats obtenus au cours de ma thèse ont montré que NopA interagit avec Ran et déséquilibre son gradient nucléocytoplasmique, perturbant ainsi l’importation nucléaire de protéines eucaryotes et l’expression de cytokines pro-inflammatoires. En parallèle, le rôle du métabolisme des lipides dans la biogenèse de la CCV a été étudié. En utilisant un large éventail de sondes liant les lipides et de la microscopie confocale, la signature lipidique des CCVs a été mise en évidence, révélant que le PI(4)P et le LBPA sont activement recrutés à la CCV par C. burnetii au cours de l’infection. La coprécipitation des protéines de C. burnetii avec des lipides eucaryotes a ensuite conduit à l’identification de candidats effecteurs liant les lipides. Parmi ceux-ci, CBU0635 pourrait être une phosphatase des lipides qui détourne la voie sécrétoire vers la CCV tandis que CBU2007 manipule le métabolisme de l’acide lysobisphosphatidique pour recruter la machinerie ESCRT et bloquer la biogenèse des corps vésiculaires. Ces résultats permettent donc une meilleure compréhension des stratégies de réplication et de persistance de C. burnetii et pourraient à terme être utilisés dans le développement de nouveaux antimicrobiens et dans l’utilisation à des fins thérapeutiques de protéines de C. burnetii.Intracellular replication and persistence strategies of the Q fever pathogenCoxiella burnetiiCoxiella burnetii is the causative agent of human Q Fever, considered as one of the most relevant re- emerging zoonosis in Europe. C. burnetii infects humans through the inhalation of contaminated aerosols, causing epidemics with serious economic and health consequences. Following internalisation, C. burnetii subverts host cell functions to inhibit the innate immune response and generate a replicative niche called CCV (Coxiella-containing vacuole) characterised by a unique protein and lipid composition. My thesis project focuses on the study of the host/pathogen interactions underlying the persistence and intracellular replication of C. burnetii.First, the function of the effector protein NopA was discovered showing how this protein inhibits the innate immune response in infected cells. The results obtained during my PhD have shown that NopA interacts with Ran and triggers an imbalance in its nucleocytoplasmic gradient, thereby perturbing the nuclear import of eukaryotic proteins and the expression of pro-inflammatory cytokines. In parallel, the role of lipid metabolism in the establishment of the CCV was investigated. By using a wide array of lipid probes and confocal microscopy, the lipid signature of CCVs was determined and revealed that PI(4)P and LBPA are actively subverted by C. burnetii during infection. Lipid pulldown assays then led to the identification of C. burnetii candidate effector proteins interacting with host cell lipids. One of them, CBU0635, is a putative phosphoinositide phosphatase that diverts the secretory pathway to the forming Coxiella- containing vacuole while CBU2007 manipulates lysobisphosphatidic acid metabolism to recruit the ESCRT machinery and block the biogenesis of multivesicular bodies. These results help to better understand intracellular replication and persistence strategies of C. burnetii and could allow the development of new antimicrobials and the therapeutic repurposing of C. burnetii proteins