Microbiologie Cellulaire et Physique de l’Infection
INSERM U1019 – CNRS UMR9017 – Université de Lille – CHU Lille – Institut Pasteur de Lille
Visualisation en microscopie photonique de sarcomères de cardiomyocytes.
Présentation
L’équipe Microbiologie Cellulaire et Physique de l’Infection développe une approche multidisciplinaire pour étudier les influences de la mécanique membranaire sur la réponse cellulaire à l’infection. Nos études utilisent des méthodes empruntées à la biologie cellulaire et moléculaire, à l’imagerie y compris la super-résolution et la microscopie corrélative photonique/électronique, la biophysique des interactions moléculaires et de l’élasticité des cellules et tissus. La question posée est de savoir comment les interactions membranaires peuvent moduler l’activation de cascade de signalisation consécutive de l’infection. La voie de signalisation étudiée est l’autophagie plutôt dans son usurpation par le micro-organisme. L’équie concentre ses études aux phases précoces de l’infection bactérienne liées à différentes maladies (shigellose, listeriose, yersiniose, méningites à méningoccoques, nosocomiales), aux intoxinations (anthrax), aux infections virales (Norovirus) et au microbiote (bactéries lactiques acides). Différentes échelles d’interactions inter-moléculaires ont été choisies sur des modèles de membranes supportées aux interactions intercellulaires voire tissulaires.
Actus
- L’autophagie est un processus ubiquitaire d’élimination de sous-compartiments à l’intérieur des cellules en vue de recyclage (Y Ohsumi Prix Nobel 2016) et qui peut être détourné par les pathogènes. L’équipe a mis en lumière des processus fondamentaux en microbiologie comme l’implication de complexes moléculaires liés à l’autophagie dans l’élimination des signaux de danger dans la shigellose (dysenterie bacillaire), l’usurpation de membranes autophagiques dans les cas d’internalisation de Y pseudotuberculosis (responsable d’entéropathies) ou pour la réparation du compartiment vacuolaire des Coxielles (responsable de zoonose : la fièvre Q). Certaines de ces découvertes ont été étendues à d’autres pathogènes (bactéries et virus) voire démontrées comme processus cellulaire fondamental.
- Les recherches dépendent du développement de nanotechnologies comme la nanoscopie de fluorescence (Prix Nobel 2014 pour E Betzig, SW Hell & WE Moerner) ou la spectroscopie de force utilisant la microscopie de champ proche (Prix Nobel 1986 pour G Binnig & H Rohrer). Pour cela, l’équipe dispose d’un parc unique de microscopes à force atomique dont certains couplés avec des microscopes de super-résolution en biophotonique (financement grâce au programme du plan d’investissement d’avenir ANR Equipex ImagInEx BioMed / FEDER coordonné par F Lafont). Les chercheurs ont développé des approches innovantes et originales telles que la tomographie de dureté qui permet de mesurer l’élasticité de compartiments intracellulaires, la microscopie corrélative alliant les trois méthodes microscopiques à force atomique, électronique et photonique ou la standardisation de mesures d’élasticité sur cellules (consortium Européen COST AFM4nanomed&bio) pour lesquelles ils sont spécialistes reconnus internationalement.
Par ailleurs, grâce à ces projets d’excellence, l’équipe a de multiples collaborations qui ont permis d’apporter des données essentielles parmi d’autres pour l’identification du récepteur du méningocoque (S Bourdoulous I Cochin Paris), la caractérisation des perforations transitoires cellulaires consécutives de l’intoxination par l’anthrax (E Lemichez, I Pasteur Paris).
Projets transversaux
Détournement des voies de l’autophagie par les pathogènes
L’équipe veut caractériser les complexes moléculaires impliquant des protéines liées à la machinerie de l’autophagie jouant un rôle dans les interactions entre cellule hôte et bactéries pathogènes utilisant différentes stratégies d’infections (ANR StopBugEntry). L’idée sous-jacente étant qu’en inhibant ces mécanismes, le processus infectieux serait empêché. Par ailleurs, les chercheurs veulent mettre au jour des phénomènes jusqu’alors ignoré ou sous-estimé comme l’extinction de la signalisation associée à l’internalisation de pathogènes ou les processus de cassures – réparations des compartiments vacuolaires (Coop Inter CNRS, ANR mitopatho).
Détermination des propriétés (nano-)mécanobiologiques sur cellules et tissus
Grâce à des développements technologiques innovants notamment liés aux mesures d’élasticité membranaires et aux approches corrélatives combinant plusieurs types de microscopies, il est possible d’établir des standards et de nouvelles approches (EU-COST-AFM4NanoMed&Bio, EU-ITN-Phys2bioMed) pour l’aide au diagnostic de certaines maladies au-delà de l’infection comme le cancer. Ces développements sont mis à disposition des communautés scientifiques et technologiques (EU-COST arbre-mobieu) et permettent des avancées conceptuelles capables d’expliquer des mécanismes d’ouverture cellulaire transitoires (ANR TransEndothelia tunnel). Ce processus pourrait jouer un rôle important dans les phénomènes de transcytose.
Caractérisation structure-fonction des processus infectieux
L’équipe développe des approches multi-échelles pour mieux comprendre les phénomènes membranaires impliqués dans des interactions hôte-pathogènes. Elle adopte une méthodologie réductionniste avec la nanocaractérisation du comportement de protéines insérées dans des bicouches lipidiques suspendues (ISITE STAND). De plus, les chercheurs caractérisent la structure de membranes de pathogènes en fonction des conditions en considérant les lipides (ANR MtbLipVir) ou l’auto-assemblage des protéines (ANR Funhydro). Enfin, ils considèrent les pathogènes et la cellule hôte en interaction pour comprendre les processus mécanobiologiques impliqués comme lors de la rétraction des pili pendant l’adhésion des méningocoques (ANR Retractopath).
Membres
Frank LAFONT
DR1 CNRS, responsable de l’équipe
Numéro ORCID : 0000-0001-8668-2580
Lorena REDONDO-MORATA
CRCN Inserm
Numéro ORCID : 0000-0002-6254-8261
Fabio PERISSINOTTO
Post-doc, Inserm
Numéro ORCID : 0000-0002-8123-0793
Maria-Luisa MARINI
Doctorante EU-ITN
Vincent DUPRES
MCU, Univ Lille
Numéro ORCID : 0000-0002-1970-3633
Joëlle WAREIN
Tech IPL
Javier LOPEZ
Doctorant EU-ITN
Ghaffar MUHARRAM
MCU, Univ Lille
Numéro ORCID : 0000-0003-4309-8450
Ahmad MELHEM
IE CNRS
Emmrich WAKEFORD
Master, Univ Lille
Tristan BERTRAND
Master, Univ Lille
Amaury WUILBAUT
Licence 3, Univ Lille
Catherine DANIEL
CR IPL
Numéro ORCID : 0000-0002-5299-2799
Sabine POIRET
Tech IPL
Simon LAMBERT
Master, Univ Lille
Nicolas BAROIS
IR Inserm
Sébastien JANEL
IR CNRS
Numéro ORCID : 0000-0001-6736-3162
Elisabeth WERKMEISTER
IR CNRS
Numéro ORCID : 0000-0002-6253-7503
Sébastien LECOMTE
BTS, V. Labbé
Publications
Janel S , Popoff M , Barois N , Werkmeister E , Divoux S , Perez F , Lafont F . (2019)
Stiffness tomography of eukaryotic intracellular compartments by atomic force microscopy.
Nanoscale. May 30;11(21):10320-10328.
Dujardin A, De Wolf P, Lafont F, Dupres V. (2019)
Automated multi-sample acquisition and analysis using atomic force microscopy for biomedical applications.
PLoS One. Mar 15;14(3):e0213853. doi: 10.1371/journal.pone.0213853.
Ciczora Y, Janel S, Soyer M, Popoff M, Werkmeister E, Lafont F. (2019)
Blocking bacterial entry at the adhesion step reveals dynamic recruitment of membrane and cytosolic probes.
Biol Cell. Mar;111(3):67-77. doi: 10.1111/boc.201800070.
Denis K, Le Bris M, le Guennec L, Barnier J-P, Faure C Gouge A, Bouzinba-Ségard H, Jamet A, Euphrasie D, Durel B, Barois N, Pelissier P, C. Morand P, Coureuil M, Lafont F, Join-Lambert O, Nassif X, Bourdoulous S. (2019)
Targeting Type IV pili as an antivirulence strategy with phenothiazines protects against Neisseria meningiditis infection.
Nat. Microbiol. 4:972-984.
Radulovic M, Schink KO, Wenzel EM, Nähse V, Bongiovanni A, Lafont F, Stenmark H; (2018).
ESCRT-mediated lysosome repair precedes lysophagy and promotes cell survival.
EMBO J. Nov 2;37(21):e99753.
Mots-clés
Autophagie ; Intéractions hôtes-pathogènes ; Bactéries ; Toxines ; Norovirus ; Lactobacilles ; Mecanobiologie ; Microscopie corrélative ; Microscopie à force atomique
