Involvement of the inflammasome in the response of host cells during <em>Staphylococcus aureus</em> infection

French. Staphylococcus aureus (S. aureus) est une bactérie à Gram positif hautement adaptative et polyvalente qui peut causer un large éventail de maladies infectieuses chez l’homme ou l’animal. Lors des premières étapes de l’infection, l’interaction entre S. aureus et les cellules hôtes entraine une inflammation dont le processus dépend de plusieurs mécanismes cellulaires complexes et une cascade de signalisation coordonnée principalement par des cytokines et leur activation. Les facteurs clés déterminant l’initiation de l’inflammation et sa progression sont les pathogen-/microbe-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs), les danger-associated molecular patterns (DAMPs), les Pattern Recognition Receptors (PRRs), l’immunité innée et adaptative. Les inflammasomes, complexes de signalisation multiprotéines qui s'assemblent après la détection de PAMPs/DAMPs sont des facteurs clés de la réponse immunitaire innée. La plupart des inflammasomes sont composés d’un récepteur NLR, d’une protéine adaptatrice ASC et de la caspase-1 activée. Une fois assemblés, les inflammasomes agissent comme des plateformes activatrices qui favorisent la maturation des cytokines proinflammatoires IL-1β et IL-18 sous leurs formes actives. Leur rôle dans les différents types de phagocytes professionnels au cours de l'infection à S. aureus a été largement étudié. A l’inverse, les connaissances sur l'implication des inflammasomes dans les phagocytes nonprofessionnels (e.g. cellules épithéliales, endothéliales…) sont très parcellaires. L'objectif de ce travail était d'étudier le rôle de l'activation de l'inflammasome lors d’une infection à S. aureus sur des phagocytes non-professionnels. Nous avons adopté pour cela un modèle d'infection à S. aureus mis au point sur des cellules ostéoblastiques (lignée MG-63). Des analyses Western blot et ELISA ont été utilisées pour contrôler l'activation de Caspase-1 et la maturation de l’IL-1β lors de l’interaction S. aureus MG-63. Nous avons généré des cellules MG-63 délétées du gène caspase-1 (CASP1–/– MG-63 cells) en utilisant l'approche CRISPR/Cas9. Ceci nous a permis de démontrer l’implication des inflammasomes dans la réponse immune innée à S.aureus par des phagocytes non-professionnels. De façon inattendue, nous avons montré que S. aureus prolifère dans les CASP1–/– MG-63 cells, suggérant que Casp1 (ou les phénomènes régulés par Casp1) est impliquée dans l’élimination de S. aureus intracellulaire. Nous avons constaté que la formation de l'inflammasome dans les cellules MG-63 est cependant plus tardive que dans des phagocytes professionnels. De plus, l'utilisation de souches de S. aureus (mutants de délétion) exprimant ou non des Phenol Soluble Modulins (PSM) nous a permis de déterminer le rôle des PSM dans ce déclenchement. Ainsi, nous avons démontré que S.aureus est capable d’activer la formation d’inflammasome dans des cellules (MG-63), phagocytes non professionnels et que les PSM sont impliqués dans ce phénomène.

English. Staphylococcus aureus (S. aureus) is a highly adaptive and versatile Gram-positive bacterium that can cause a wide range of infectious diseases in humans or animals. In the early stages of infection, the interaction between S. aureus and the host cells causes inflammation, the process of which depends on several complex cellular mechanisms and a signaling cascade coordinated mainly by cytokines and their activation. The key factors determining the initiation of inflammation and its progression are pathogen/ microbe-associated molecular patterns (PAMPs/MAMPs), danger-associated molecular patterns (DAMPs), pattern recognition receptors (PRRs), innate and adaptive immunity. Inflammasomes, multi-protein signaling complexes that assemble after sensing PAMPs/ DAMPs, are key players of the innate immune response. Most inflammasomes are formed by an NLR receptor, an ASC adapter protein, and active caspase-1. Once assembled, inflammasomes act as activating platforms that promote the maturation of pro-inflammatory cytokines IL-1β and IL-18 in their active forms. Their role in different types of professional phagocytes during S. aureus infection has been extensively studied. Conversely, knowledge about the involvement of inflammasomes in non-professional phagocytes (e.g. epithelial cells, endothelial cells...) is very fragmented. This work aimed to study the role of inflammasome activation during S. aureus infection in non-occupational phagocytes. We adopted a model of S. aureus infection developed on teoblastic cells (MG-63 line). Western blot and ELISA analyses were used to control caspase-1 activation and IL-1β maturation in the S. aureus MG-63 interaction. We generated MG-63 cells deleted from the caspase-1 gene (CASP1–/– MG-63 cells) using the CRISPR/Cas9 approach. This allowed us to demonstrate the involvement of inflammasomes in the innate immune response to S. aureus by non-professional phagocytes. Unexpectedly, we have shown that S. aureus proliferates in CASP1–/– MG-63 cells, suggesting that Casp1 (or Casp1-regulated phenomenon) is involved in the elimination of intracellular S. aureus. We found that the formation of the inflammasome in MG-63 cells is later than in professional phagocytes. Besides, the use of S. aureus strains (deletion mutants) expressing or not Phenol-Soluble Modulins (PSM) allowed us to determine the role of PSM in this trigger. Thus, we have demonstrated that S. aureus can activate inflammasome formation in non-professional phagocytes (MG-63) cells and that PSM is involved in this phenomenon.