Rôle et mécanismes moléculaires d'action des lipides de l'enveloppe de Mycobacterium tuberculosis dans la virulence

Mycobacterium tuberculosis is the bacterium responsible for tuberculosis (TB), a severe respiratory disease. TB is a major public health threat; one third of the world's population is latently infected by M. tuberculosis, and the emergence of antibiotic-resistant forms of TB confirms that there is a need to develop new therapeutic approaches to control the spread of TB. However, in order to attain that goal, it is crucial to decipher the infectious mechanisms of M. tuberculosis. Research in the team of C. Guilhot focuses on lipids from the envelope of M. tuberculosis which are involved in virulence, in particular those implicated in the interaction of the bacteria with host macrophages. One of these lipids stands out for its crucial role in this interaction: Phthiocerol Dimycocerosate (DIM). Despite its importance, the molecular mechanism of action of DIM is still unknown. The objectives of my PhD were 1) to study the role of DIM in the intracellular trafficking of M. tuberculosis in macrophages, and 2) to decipher the molecular mechanism of action of DIM. By a combination of biological and biophysical techniques, we showed that DIM contributes to phagosomal rupture and induction of apoptosis in macrophages infected with M. tuberculosis, in collaboration with another major virulence factor: ESAT-6. At the molecular level, we confirmed that DIM is transferred to the membrane of the macrophage on contact with M. tuberculosis and induces a local membrane rigidification around the point of contact with the bacterium. We observed that DIM incorporated in membranes is able to promote the membranolytic activity of ESAT-6, and other yet unidentified bacterial factor(s). DIM has a pleiotropic role in the interaction between M. tuberculosis and macrophages, presumably through alterations of the membrane's biophysical properties that influence the activity of membrane effectors from both the bacteria and the host. Thus, this work paves the way for the study of the mechanisms of action of other virulence lipids, some of which could also be inserted in the macrophage membrane.; Mycobacterium tuberculosis est la bactérie responsable de la tuberculose (TB), une infection pulmonaire grave. La TB est un problème majeur de santé publique mondial ; un tiers de la population mondiale est porteur de M. tuberculosis et l'émergence de formes de TB résistantes aux antibiotiques confirme la nécessité de développer de nouvelles approches thérapeutiques. Pour atteindre cet objectif, il est crucial de mieux comprendre les mécanismes infectieux de M. tuberculosis. L'équipe de C. Guilhot s'intéresse aux lipides de l'enveloppe bactérienne impliqués dans la virulence de M. tuberculosis, en particulier lors de l'interaction du bacille avec les macrophages de l'hôte. Un type de lipide en particulier s'est démarqué pour son rôle crucial dans cette interaction : les Dimycocérosates de Phthiocérol (DIM). Malgré leur importance, le mécanisme d'action moléculaire des DIM n'est toujours pas connu. Les objectifs de ma thèse ont été 1) d'étudier le rôle des DIM dans le trafic intracellulaire de M. tuberculosis au sein du macrophage, et 2) de comprendre les mécanismes d'action des DIM dans la virulence. Par une combinaison de méthodes biologiques et biophysiques, nous avons montré que les DIM contribuent à l'induction de la rupture du phagosome et de l'apoptose du macrophage infecté par M. tuberculosis, en collaboration avec un autre facteur majeur de virulence bactérien, ESAT-6. Au niveau moléculaire, nous avons confirmé que les DIM sont transférés dans la membrane du macrophage au contact avec la bactérie, et y induisent une rigidification membranaire locale. Nous avons aussi montré que les DIM dans une membrane sont capables de potentialiser l'activité membranolytique d'ESAT-6 et d'autre(s) facteur(s) encore non identifiés. Les DIM ont un rôle pléiotropique dans l'interaction de M. tuberculosis avec le macrophage. Leur mécanisme d'action impliquerait des modifications des propriétés biophysiques membranaires, modifiant l'activité des effecteurs membranaires bactériens et potentiellement de l'hôte. Ces travaux ouvrent la voie à l'étude du mécanisme d'action d'autres lipides de virulence dont certains pourraient également s'insérer dans la membrane du macrophage.