Étude du zinc et des ATPases de type P dans l'interaction entre Mycobacterium tuberculosis et les cellules hôtes
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Mycobacterium tuberculosis thrives within macrophages by residing in phagosomes and preventing them from maturing and fusing with lysosomes. A parallel transcriptional survey of intracellular mycobacteria and their host macrophages revealed signatures of heavy metal poisoning, in particular, mycobacterial genes encoding P-type ATPases CtpC, CtpG, and CtpV. These proteins are predicted to export heavy metals, such as Zn2+, Cd2+ or Cu+. In the host cell transcriptome, genes coding for metallothioneins and the zinc exporter ZnT1, were induced during infection. Consistent with this pattern of gene modulation, we observed a burst of free zinc inside macrophages, and Intraphagosomal zinc accumulation within a few hours postinfection. Zinc exposure led to rapid CtpC induction, and ctpC deficiency caused zinc retention within the mycobacterial cytoplasm, leading to impaired intracellular growth of the bacilli. Using a deficient strain of Escherichia coli in zntA, coding for its main zinc exporter, we obtained the same results of zinc accumulation and impairment of the growth in macrophages. Thus, the use of P1-type ATPases represents a M. Tuberculosis strategy to neutralize the toxic effects of zinc in macrophages. We propose that heavy metal toxicity and its counteraction might represent yet another chapter in the host-microbe arms race.
Abstract FR:
Après infection d'une cellule hôte, telle qu'un macrophage, Mycobacterium tuberculosis (M. Tuberculosis) réside à l'intérieur d'un phagosome et est soumis aux actions cellulaires visant à l'éliminer. Afin de survivre et se multiplier, le bacille a développé des stratégies pour combattre ou contourner ces mécanismes bactéricides. Une étude portant sur l'interaction entre M. Tuberculosis et les cellules-hôtes, cellules dendritiques et macrophages, a révélé l'existence d'une famille de gènes mycobactériens fortement exprimés au cours de l'infection. Ces gènes codent pour des Ctp, protéines appartenant à la famille des ATPases de type PIB et prédites pour transporter des métaux de transition tels que Zn2+, Cd2+ ou Cu+. De façon complémentaire, la modulation de gènes cellulaires impliqués dans l'homéostasie du zinc a été mise en évidence. A partir de ces résultats, nous avons pu montrer qu'après infection par M. Tuberculosis se produit une libération massive de zinc à l'intérieur du macrophage, et qu'une partie de ce zinc s'accumule dans le phagosome. En réaction cet afflux massif de zinc, le bacille active les systèmes d'export du métal, dont l'ATPase de type P CtpC. En effet, un mutant inactivé dans le gène codant pour CtpC et très sensible au zinc et est atténué dans sa capacité à parasiter les macrophages. L'ensemble de ces résultats a pu être reproduit avec une souche sauvage et un mutant inactivé dans le gène codant pour l'ATPase de type P ZntA responsable de l'efflux du zinc chez Escherichia coli, suggérant que l'utilisation du zinc par les cellules immunitaires pour empoisonner les microorganismes est un mécanisme général de l'immunité innée antimicrobienne.