Bactéries pathogènes, Escherichia coli, Toxines, CNF1, Mycolactone, Rho GTPases, Rac1, Translocon Sec61, Crible à haut contenu

Rac1 est une petite GTPase de la superfamille p21-Ras qui joue un rôle central dans les interactions hôte pathogènes. Le Facteur Nécrosant Cytotoxique 1 (CNF1) est une toxine de type AB produite par les souches d'E. coli pathogènes extra-intestinales (ExPEC). La toxine CNF1 pénètre dans les cellules de l'hôte par endocytose médiée par le récepteur Lu/BCAM et transloque dans le cytosol depuis des vésicules acides. CNF1 déamide de manière irréversible un résidu glutamine spécifique des Rho GTPases Rac1, RhoA et Cdc42 en un acide glutamique. Cette modification post-traductionnelle verrouille les protéines Rho sous une forme activée liée au GTP. La déamidation des protéines Rho par CNF1 confère aux ExPEC des capacités accrues d'invasion de l'épithélium intestinal et de colonisation de l'intestin. L'étude de la toxine CNF1 a mis en lumière une régulation cryptique de la stabilité de la forme activée de Rac1 liée au GTP par dégradation protéasomale médiée par l'ubiquitine, puis a permis de définir que cette régulation est sous le contrôle de la E3 ligase HACE1. Dans cette nouvelle étude, nous avons réalisé un criblage quantitatif de siARN couvrant le génome humain, conçu pour identifier les facteurs cellulaires nécessaires à l'endocytose de CNF1 et à la dégradation protéasomale en aval de Rac1. Cette méthode de criblage quantitatif permet de classer les siARN en fonction de l'étendue de la protection qu'ils confèrent contre la dégradation protéasomale de Rac1 qu'induit CNF1. Ce crible a conduit à l'identification d'un ensemble de siARN conférant une protection modérée, ainsi qu'une protection majeure conférée par le siARN ciblant la sous-unité Sec61A1 formant le canal du translocon Sec61. Le translocon Sec61 sert de plate-forme pour la fixation des ribosomes à la membrane du réticulum endoplasmique et de canal pour la synthèse des protéines membranaires et sécrétées. La déplétion de Sec61A1 médiée par siARN n'a pas d'effet sur le mécanisme d'action du CNF1 compte tenu de l'observation de la forme déamidée de la GTPase RhoA dans les cellules intoxiquées. Au contraire nous montrons que le ciblage de Sec61A1 par traitement siARN ou par traitement des cellules à la mycolactone bloque l'activation de Rac1 médiée par CNF1 et son association aux membranes. En complément, nous montrons que l'activité du translocon Sec61 est requise à l'activation de RhoA et Cdc42 dans les cellules intoxiquées par CNF1. De plus, l'inhibition du translocon Sec61 atténue l'activation de Rac1 dans des cellules en culture non intoxiquées par CNF1. Nous montrons aussi que le stress du réticulum induit par la tunicamycine inhibe Rac1. L'ensemble de ces résultats montrent l'importance de l'activité du translocon Sec61 en tant que nouveau régulateur des Rho GTPases ouvrant la voie à une meilleure compréhension des mécanismes bidirectionnels de régulation du cytosquelette d'actine et de maintien de l'homéostasie du réticulum endoplasmique. Par conséquent, ces travaux révèlent le lien qui existe entre la régulation des GTPases Rho et l'activité du translocon Sec61, qui est une cible majeure de la cytotoxicité induite par la mycolactone de Mycobacterium ulcerans.