Role of flagella in the response inflammatory during Clostridioides difficile infection

Abstract

Clostrioides difficile (C. difficile) est une cause majeure de diarrhée et de colites nosocomiales. Les infections à C. difficile (ICD) induisent une inflammation intestinale importante avec un taux de mortalité élevé. Les flagelles de C. difficile, pourraient jouer un rôle dans la pathogenèse en contribuant à la réponse inflammatoire de l'hôte et aux lésions de la muqueuse. En effet, la flagelline FliC de C. difficile interagit avec le récepteur de la réponse immunitaire innée TLR5 pour activer les voies de signalisation pro-inflammatoires de NF-kB et des MAPKs. Les flagelles des agents pathogènes intracellulaires peuvent activer la voie de l'inflammasome de la protéine 4 contenant le domaine CARD de la famille NLR (NLRC4). Notre objectif était d'étudier le rôle potentiel des flagelles de C. difficile sur l'activation de l'inflammasome NLRC4 in vitro. Nous avons montré que FliC de C. difficile, bactérie extracellulaire, est internalisée dans les cellules épithéliales et active l'inflammasome NLRC4. La microscopie confocale a montré l'internalisation de la GFP-FliC recombinante dans la lignée cellulaire intestinale et sa colocalisation avec NLRC4 et la pro-caspase-1. De plus, FliC active l'inflammasome caspase-1/NLRC4 et induit le clivage de la pro-caspase-1 en deux sous-unités, p20 et p10, l'activation de la gasdermine D (GSDMD), une surexpression des gènes pro-inflammatoires liées à l'inflammasome (interleukine (IL)-1β, IL-18 et IL-33), et la synthèse de l'IL-18. En outre, nous avons démontré un rôle d'I-kappa-B kinase alpha (IKK-α) sur l'expression des gènes d'interleukines liés à l'inflammasome dépendant de FliC. Ces résultats mettent en évidence le rôle des flagelles de C. difficile dans l'induction d'une réponse inflammatoire intestinale, via la voie de l'inflammasome NLRC4.Clostrioides difficile (C. difficile) is a major cause of nosocomial diarrhea and colitis. C. difficile infections (CDI) induce significant intestinal inflammation with a high mortality rate. C. difficile flagella may play a role in pathogenesis by contributing to the host inflammatory response and mucosal damage. Indeed, the C. difficile flagellin FliC interacts with the innate immune response receptor TLR5 to activate pro-inflammatory NF-kB and MAPKs signaling pathways. Flagella from intracellular pathogens can activate the NLR family CARD domain-containing protein 4 (NLRC4) inflammasome pathway. Our objective was to investigate the potential role of C. difficile flagella on NLRC4 inflammasome activation in vitro. We showed that FliC of C. difficile, an extracellular bacterium, is internalized in epithelial cells and activates the NLRC4 inflammasome. Confocal microscopy showed the internalization of recombinant GFP-FliC into the intestinal cell line and its colocalization with NLRC4 and pro-caspase-1. Furthermore, FliC activates the caspase-1/NLRC4 inflammasome and induces cleavage of pro-caspase-1 into two subunits, p20 and p10, activation of gasdermin D (GSDMD), overexpression of inflammasome-related pro-inflammatory genes (interleukin (IL)-1β, IL-18, and IL-33), and IL-18 synthesis. In addition, we demonstrated a role for I-kappa-B kinase alpha (IKK-α) on FliC-dependent inflammasome-related interleukin gene expression. These results highlight the role of C. difficile flagella in inducing an intestinal inflammatory response via the NLRC4 inflammasome pathway