Epithelial cell invasion and intracellular trafficking triggered by Salmonella Typhimurium

La Salmonellose est une maladie gastro-intestinale d’origine alimentaire contractee par plusieurs dizaines de millions de personnes chaque annee. Bien que generalement benigne, cette maladie engendre encore aujourd’hui des milliers de morts par an, en particulier chez les jeunes enfants et les personnes immunodeprimees. Au cours de cette these, nous avons disseque les strategies mises en place par la bacterie Salmonella lors de l’infection de cellules epitheliales. Salmonella est dotee de flagelles qui lui permettent de se deplacer a la surface des cellules de l’intestin et de cibler certaines cellules hotes a infecter. Les criteres de selection de la bacterie etaient jusqu’a present meconnus. Nous avons combine une approche in vitro avec des outils de modelisation, afin de predire mathematiquement les chances pour une cellule epitheliale d’etre infectee ou non. Nous avons ainsi demontre que les salmonelles sont capables de selectionner certaines cellules a infecter en fonction de leur microenvironnement local. Qui plus est, l’invasion d’une cellule hote par Salmonella augmente les chances de cette cellule d’etre infectee par d’autres salmonelles, revelant un mecanisme de cooperation au long-terme entre salmonelles lors d’une infection. Pour penetrer au sein de sa cellule hote, Salmonella induit la formation d’expansions membranaires et s’engouffre dans une vacuole intracellulaire appelee SCV pour “Salmonella-Containing Vacuole”. Les SCVs peuvent soit se developper en une niche vacuolaire replicative, soit se rompre, entrainant la liberation de Salmonella dans le cytosol. La nature precise du compartiment d’entree de Salmonella est demeuree longtemps debattue. En combinant des techniques de microscopie optique et electronique, nous avons revele que Salmonella entre dans les cellules epitheliales dans une vacuole “etroite”, entouree de larges macropinosomes formes au site d’infection. La formation de ces macropinosomes dependant de l’infection bacterienne, nous avons renomme ces compartiments “IAMs” pour “Infection-Associated Macropinosomes”. Quelques minutes apres leur formation, les IAMs fusionnent avec la vacuole de Salmonella, permettant un rapide elargissement de la vacuole bacterienne. L’absence de fusion entraine quant a elle, la rupture de la vacuole bacterienne et la liberation de Salmonella dans le cytosol. Ainsi, l’interaction entre les IAMs et la vacuole de Salmonella determine les conditions de vie intracellulaire de la bacterie. Afin d’identifier les facteurs hotes impliques dans ce processus, nous avons developpe une methode d’isolation specifique des IAMs et identifie les proteines qui les constituent. En particulier, nous avons revele la presence de plusieurs proteines SNAREs pouvant permettre la fusion entre les IAMs et la vacuole bacterienne. Cette fusion est suivie d’une perte de membrane de la SCV via la formation de tubules membranaires. Nos resultats suggerent que le mecanisme de rupture depend de l’equilibre entre le gain et la perte de membrane apportes reciproquement par la fusion avec les IAMs et la formation de tubules.Ensemble, ces travaux nous ont permis d’elucider de nouvelles etapes clefs du mecanisme d’infection intracellulaire de Salmonella.