Streptococcus pneumoniae, Épithélium respiratoire, Infection, Modification d'histone, Di-méthylation de H3K4, Interaction hôte-pathogène, Mécanismes épigénétiques, Enzymes modificatrices des histones, Inhibiteur bisubstrat

Au cours d'une infection, les bactéries détournent les réponses transcriptionnelles des cellules hôtes. Les modifications post-traductionnelles des histones constituent l'un des mécanismes responsables de ces changements transcriptionnels. Ce projet de recherche étudie une modification d'histone induite par une infection et maintenue au-delà de la présence bactérienne. Streptococcus pneumoniae est une bactérie à Gram positif qui colonise de manière asymptomatique les muqueuses nasopharyngées d'une grande proportion de la population humaine. S. pneumoniae est également un pathogène qui provoque des maladies infectieuses telles qu'une otite aiguë lorsqu'il atteint l'oreille moyenne, une pneumonie communautaire lorsqu'il se dissémine jusqu'aux poumons, une bactériémie lorsqu'il se retrouve dans la circulation sanguine et une méningite lorsqu'il franchit la barrière hémato-encéphalique. Les maladies pneumococciques sont plus fréquentes chez les jeunes enfants, les personnes âgées et les personnes avec des facteurs de risque. Très récemment, l'Unité Chromatine et Infection a identifié la première modification d'histone maintenue au moins 9 jours après l'infection par un sérotype virulent dans des cellules épithéliales alvéolaires humaines : la di-méthylation sur la lysine 4 de l'histone H3 (H3K4me2). Cependant, le mécanisme moléculaire de l'hôte impliqué reste à clarifier et constitue le sujet de cette thèse. Le pneumocoque étant principalement une bactérie extracellulaire, l'hypothèse de travail de ce projet est que S. pneumoniae détourne l'activité enzymatique d'une ou de plusieurs lysine-méthyltransférase(s) (KMTs) et/ou lysine-déméthylase(s) (KDM(s)) de l'hôte. Par des analyses semi-quantitatives d'immunofluorescence, des composés chimiques dotés d'une activité inhibitrice à large spectre de KMTs ont été criblés dans des cellules épithéliales alvéolaires infectées. Appelés inhibiteurs bisubstrats, ils sont synthétisés dans l'Unité de Chimie Biologique Epigénétique dirigé par le Dr PB. Arimondo (UMR3523 CNRS - Institut Pasteur). Une molécule chimique avec une forte activité inhibitrice de la di-méthylation de H3K4 maintenue 2 jours après l'infection a été identifiée. En parallèle, des expériences d'inhibition de l'expression des gènes codants des H3K4-KMTs et H3K4-KDMs ont été menées pour évaluer leur implication respective dans l'induction de H3K4me2 après l'infection de cellules épithéliales nasales humaines. Plusieurs KMTs et KDMs semblent être impliquées dans l'induction et/ou le maintien de H3K4me2 au moins 2 jours après l'infection. Enfin, les cellules épithéliales nasales ont été cultivées à l'interface air-liquide pour induire leur différenciation cellulaire. Le développement et l'optimisation des paramètres expérimentaux dans ce modèle d'étude statique ont permis d'obtenir un épithélium représentatif des voies respiratoires humaines. La compréhension des mécanismes épigénétiques de l'hôte ciblés par S. pneumoniae pour maintenir H3K4me2 permet de mettre en lumière de nouveaux mécanismes de virulence. Elle permet également de découvrir l'impact durable de H3K4me2 sur les réponses de l'épithélium respiratoire de l'hôte. L'identification et le ciblage chimique de l'activité d'une enzyme modificatrice des histones de l'hôte ouvrent des perspectives thérapeutiques prometteuses. Il s'agit d'une nouvelle stratégie pour prévenir la reprogrammation transcriptionnelle de l'hôte lors d'une infection bactérienne.