Tuberculose, Hétérogénéité phénotypique, Microscopie microfluidique, Microbiologie unicellulaire, Persistance bactérienne

La tuberculose reste la principale cause de mortalité dû à un seul agent pathogène, Mycobacterium tuberculosis, qui provoque des infections pulmonaires persistantes et récalcitrantes aux médicaments qui peuvent se propager à d'autres organes. La capacité des populations bactériennes clonales à se diversifier, appelée variation phénotypique, a des implications majeures pour leur survie dans des conditions défavorables. Les mycobactéries présentent une variation phénotypique à la fois en tant que trait inhérent et en réponse aux changements environnementaux. Ce potentiel de diversification aide les cellules mycobactériennes uniques à faire face à l'hôte et aux antimicrobiens, contribuant éventuellement à la persistance de la tuberculose, mais les mécanismes sous-jacents restent insaisissables. Le renouvellement de l'ARN influence grandement la variation de l'expression des gènes et représente l'une des principales sources de variation phénotypique bactérienne. Les ribonucléases (RNases) sont des enzymes clés impliquées dans le renouvellement de l'ARN, agissant seules ou dans des complexes multi-enzymatiques. Les génomes mycobactériens codent pour un orthologue de la RNase E, qui est impliquée dans la plupart des aspects du traitement et de la dégradation de l'ARN chez les bactéries à Gram négatif. Donc nous avons postulé que l'activité de la RNase E peut contribuer à la variation phénotypique et favoriser l'adaptation à des conditions stressantes. Par conséquent, nous avons entrepris une approche interdisciplinaire, pour sonder le rôle de la RNase E dans les mycobactéries. Au niveau de la cellule unique, nous avons généré des souches de reporter fluorescentes de RNase E dans les mycobactéries non pathogènes et pathogènes, et analysé leur dynamique spatio-temporelle unicellulaire par time-lapse microscopie microfluidique. Chez les deux espèces, nous avons constaté que les cellules à croissance exponentielle présentent deux sous-populations, qui diffèrent par la présence ou l'absence de foyers de localisation de la RNase E. Nous avons également observé des modèles spécifiques de re-localisation de la RNase E en altérant les processus essentiels, spécifiquement, la réplication, la transcription, la traduction et la division. Ces données suggèrent une contribution probable de la RNase E à l'homéostasie des cellules mycobactériennes. Au niveau des cellules en vrac, nous avons effectué une analyse par spectrométrie de masse (MS) d'une souche sur-exprimant la RNase E. Cela nous a permis d'identifier des interacteurs putatifs de RNase E et nous avons validé ces données protéomiques soit au niveau de l'ARNm soit au niveau des protéines. En particulier, nous avons généré un tableau de souches rapporteurs à double fluorescence et vérifié la colocalisation cellulaire de la RNase E par rapport à ses interacteurs putatifs. Nous avons également généré une souche inductible CRISPRi knock-down de l'rne, ce qui nous permet de souligner l'interaction possible entre la RNase E et HupB, une protéine associée aux nucléotides de type histone. Cela nous a conduit à émettre l'hypothèse que la RNase E et HupB pourraient agir de concert pour réguler les enzymes cruciales pour l'adaptation bactérienne aux médicaments antituberculeux de première ligne. Pour mieux caractériser l'interaction fonctionnelle entre RNase E et HupB, nous avons analysé la dynamique subcellulaire de la RNase E et HupB dans les cellules mycobactériennes exposées à l'isoniazide et lors de l'infection des macrophages. Nous avons prouvé la régulation concertée de la RNase E et HupB soit au niveau de l'ARN soit au niveau des protéines et leur association moléculaire. Nous avons aussi démontré la contribution de ces deux facteurs à la survie de M. tuberculosis, notamment en ce qui concerne la tolérance à l'isoniazid et la persistance intracellulaire.