La protéine effectrice BteA de Bordetella induit la mort cellulaire de l'hôte par rupture de l'homéostasie calcique

RÉSUMÉ Bordetella pertussis est l'agent causal de la coqueluche chez l'homme, une maladie qui a récemment connu une résurgence. En revanche, Bordetella bronchiseptica infecte les voies respiratoires de diverses espèces mammifères, provoquant une gamme de symptômes allant de la portabilité chronique asymptomatique à la maladie aiguë. Les deux pathogènes utilisent le système de sécrétion de type III (T3SS) pour délivrer la protéine effectrice BteA dans les cellules hôtes. Une fois injecté, BteA déclenche une cascade d'événements menant à une nécrose indépendante de la caspase 1 par un mécanisme qui reste incomplètement compris. Nous démontrons que la mort cellulaire induite par BteA est caractérisée par la fragmentation du réticulum endoplasmique et des mitochondries, la formation de protrusions nécrotiques en forme de ballons et la perméabilisation de la membrane plasmique. Il est important de noter qu'un criblage à l'échelle du génome avec CRISPR-Cas9 ciblant 19 050 gènes n'a pas réussi à identifier de facteurs hôtes requis pour la cytotoxicité de BteA, suggérant que BteA ne nécessite pas d'un seul facteur non essentiel de l'hôte pour sa cytotoxicité. Nous révélons également que BteA déclenche un influx rapide et soutenu d'ions calcium, qui est associé à la fragmentation des organelles et à la perméabilisation de la membrane plasmique. L'élévation soutenue des niveaux de Ca 2+ cytosolique entraîne une surcharge en calcium mitochondrial, un gonflement mitochondrial, une cristolyse et une perte du potentiel de membrane mitochondrial. L'inhibition des canaux calciques avec 2-APB retarde à la fois l'influx de Ca 2+ et la mort cellulaire induite par BteA. Nos résultats indiquent que BteA exploite des processus essentiels de l'hôte et/ou des voies redondantes pour perturber l'homéostasie calcique et la fonction mitochondriale, entraînant finalement la mort cellulaire de l'hôte. IMPORTANCE Les agents pathogènes respiratoires Bordetella pertussis et Bordetella bronchiseptica exhibent une cytotoxicité envers une variété de cellules mammifères, qui dépend de l'effecteur de sécrétion de type III BteA. De plus, la virulence accrue de B. bronchiseptica est associée à une expression renforcée de T3SS et de BteA. Cependant, le mécanisme moléculaire sous-jacent à la cytotoxicité de BteA reste évasif. Dans cette étude, nous avons effectué un criblage CRISPR-Cas9, révélant que la mort cellulaire induite par BteA dépend de processus essentiels ou redondants de l'hôte. De plus, nous démontrons que BteA perturbe l'homéostasie calcique, ce qui entraîne un dysfonctionnement mitochondrial et la mort cellulaire. Ces découvertes contribuent à combler le fossé dans notre compréhension des cascades de signalisation ciblées par BteA.