Internalisation des bactéries Internalisation des bactéries pathogènespathogènes

Daddi Oubekka SamiaDaddi Oubekka SamiaHalidou HamidouHalidou Hamidou

Octobre 2007Octobre 2007

InfectionInfection

Résultat de l’invasion d’un tissu , d’un fluide ou d’une cavité stérile par un agent pathogène:

champignons , bactéries, virus, …

Étapes de l’infectionÉtapes de l’infection

- adhésion- adhésion- invasion cellulaire- invasion cellulaire- colonisation et survie- colonisation et survie- résistance à la réponse de l’hôte- résistance à la réponse de l’hôte

Bactéries pathogènesBactéries pathogènes

• 3 Types de pathogènes:3 Types de pathogènes:- - à coissance extracellulaire:à coissance extracellulaire: E. coliE. coli, , P. aeruginosaP. aeruginosa, , Klebsiella, Klebsiella, S. pneumoniaeS. pneumoniae…)…)- - à croissance intracellulaire (facultatif):à croissance intracellulaire (facultatif): S. aureusS. aureus,,S. typhiS. typhi, , Listeria,Listeria, Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis……- - à croissance intracellulaire (obligatoires):à croissance intracellulaire (obligatoires):

ChlamydiaeChlamydiae, , BrucellaBrucella, , LegionellaLegionella, , RickettsiaRickettsia……

• Croissance intracellulaire = présence d’un mécanisme Croissance intracellulaire = présence d’un mécanisme d’invasiond’invasion

• Les bactéries invasives développent Les bactéries invasives développent différentes différentes stratégies de survie intracellulaire stratégies de survie intracellulaire

Mécanismes d’internalisation chez les bactéries Mécanismes d’internalisation chez les bactéries invasivesinvasives

• Deux mécanismes: Deux mécanismes: De type « Trigger »: activé par des protéines De type « Trigger »: activé par des protéines

bactériennes qui sont directement injectées dans la bactériennes qui sont directement injectées dans la cellules hôte via le système de sécrétion de type III.cellules hôte via le système de sécrétion de type III.Ex: Ex: SalmonellaSalmonella, , ShigellaShigella

De type « Zipper »: induit par interaction directe De type « Zipper »: induit par interaction directe entre une protéine de la surface bactérienne et un entre une protéine de la surface bactérienne et un récepteur de la cellule hôte.récepteur de la cellule hôte.Ex: Ex: YersiniaYersinia; interaction avec une integrine; interaction avec une integrine

ListeriaListeria; interaction avec E- cadhérine ou avec ; interaction avec E- cadhérine ou avec récepteur Metrécepteur Met

Quelques soit le mécanisme d’invasion, les interactions Quelques soit le mécanisme d’invasion, les interactions entre la bactérie et la cellule hôte mènent au entre la bactérie et la cellule hôte mènent au réarrangement du cytosquelette d’actine de la cellule par réarrangement du cytosquelette d’actine de la cellule par induction des cascades de signal cellulaire.induction des cascades de signal cellulaire.

Figure I. (a) A scanning electron microscopy image (top) of a L. monocytogenes bacterium entering an epithelial cell. Reproduced with permission from [73]. Thediagram below shows a model of the signalling produced by the interaction of listerial protein InlB with Met. (b) A scanning electron micrograph (top) of a Shigellabacterium entering into an epithelial cell. The diagram below is a representation of the signalling cascades produced during Shigella invasion. Green circles representactin.

Les SalmonellesLes Salmonelles

• Bactéries Gram négatif, Pathogène spécifique de Bactéries Gram négatif, Pathogène spécifique de l’homme et l’animal:l’homme et l’animal:

• - - S. typhiS. typhi, , S. paratyphiS. paratyphi, , S. sandaiS. sandai et et S. S. gallinarum(gallinarum(anx)anx)

• Bactéries Ubiquistes: Bactéries Ubiquistes: S. typhimuriumS. typhimurium, , S. enteridisS. enteridis

• Capables de faire leurs internalisation au sein de la Capables de faire leurs internalisation au sein de la cellule hôte non phagocytaire et phagocytairecellule hôte non phagocytaire et phagocytaire

Les mécanismes utilisés Les mécanismes utilisés • Les facteurs de virulenceLes facteurs de virulence - - SpI 1: sécrétion de protéines effectrices pour la pénétration dans la SpI 1: sécrétion de protéines effectrices pour la pénétration dans la

cellule.cellule.

- SpI 2: code les protéines effectrices Ssa et Sse et les protéines de - SpI 2: code les protéines effectrices Ssa et Sse et les protéines de type chaperonne Ssc et Ssr. Joue rôle de disséminationtype chaperonne Ssc et Ssr. Joue rôle de dissémination

- SpI 3: par le complexe TTSS-Inva-Spa joue un rôle dans la - SpI 3: par le complexe TTSS-Inva-Spa joue un rôle dans la translocation à travers la membrane.translocation à travers la membrane.

- SpI 4: intervient dans l’apoptose cellulaire- SpI 4: intervient dans l’apoptose cellulaire

- SpI 5: intervient dans le relâchement cellulaire- SpI 5: intervient dans le relâchement cellulaire

Interaction Salmonelle/Cellule Interaction Salmonelle/Cellule

Rôle du cholestérol et l’actine-F Rôle du cholestérol et l’actine-F

-l’absence de cholestérol réduit nettementl’internalisation.

-Le cholestérol entoure l’actine-F

- Cholestérol réadressé puis accumulé au niveau de l’entrée de la salmonelle

Rôle du cholestérol et l’actineRôle du cholestérol et l’actine

•-Présence de protrusions riches en cholestérol dans les fibroblastes.

•- Les protrusions recouvrent une couche d’actine-F qui entoure la Salmonelle.

-SopE/E2 et SopB vont induire l’activation du facteur RhoGTPase (Rac, Cdc42) pour conduire le remodelage de l’actine-F en utilisant la machinerie Cre(Arp2/3).

-SipA va induire la polymerisation et le regroupement de l’Actine-F, SipA provoque la dissociation de l’actine-F en inhibant le facteur ADF/cofilin et gelsolin.

-SipC a la même fonction que SipA

-en internalisant SopB génère phosphatidyl inositol 3 phosphate (PI3P) pour se mettre sur la macropinocytose créant plus d’espace pour la Salmonelle (SCVs).

-

Déstabilisation de l’actine-F Déstabilisation de l’actine-F

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

• Bactérie à paroi Gram +, aéroanaérobie facultatives, mobile à 25°C-30°C (perte de mobilité à 37°C),

• 6 espèces dont L. monocytogenes et L. ivanovii associées à une TIAC

• Capacité d’envahir les cellules non phagocytaires, de survivre dans les cellules phagocytaires, de traverser plusieurs barrières, et d’infecter différents organes.

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

Figure : Cycle intracellulaire d’infection de L. monocytogenes

Mécanisme intracellulaire de la virulence:

1- Internalisation et formation de la vacuole,

2- Survie dans la vacuole phagocytaire,

3- Lyse de la vacuole,

4- Multiplication intracellulaire et polymérisation de filaments d’actine,

5- Mobilité dans le cytosol et propagation à une cellule voisine,

6- Survie dans un second phagosome à double membrane,

7- Lyse de la seconde vacuole…..4

Facteurs de virulence de Facteurs de virulence de L. monocytogenesL. monocytogenes

Figure 6. Représentation schématique de l’îlot de gènes de virulence contrôlé par PrfA, chez L. monocytogenes (Brehm et al., 1996). Les flèches en pointillées représentent les différents transcrits possibles à partir des gènes de l’îlot. Les promoteurs sont reportés devant chaque gène par la lette P. Les promoteurs dépendants de PrfA sont annotés en gras.

Figure . Model of the Mechanism Underlying Thermoregulated Expression of PrfAThe prfA-UTR forms a secondary structure at low temperatures (30C) masking the ribosomal region of prfA, thus preventing the binding of the ribosome. PrfA is not translated and virulence genes are not expressed. At high temperatures (37C) the prfA-UTR partially melts, and thereby permits binding of the ribosome to the Shine-Dalgarno sequence. Translation of prfA allows virulence gene expression.

Deux moyens d’internalisation chez Deux moyens d’internalisation chez L. monocytogenes:L. monocytogenes:

• Internalisation InlA (internaline) dépendanteInternalisation InlA (internaline) dépendante• Internalisation InlB (internaline B) dépendanteInternalisation InlB (internaline B) dépendante

Figure : l’internalisation chez Listeria via l’internaline InlA

- Cible cellulaire:

InlA: E-cadhérine

InlB: Récepteur Met

- Domaine C-terminal différent:

InlA: possède un peptide LPXTG

InlB: une série de GW

- Similarité dans la partie N-terminal (séquence répétée riche en leucine LRR)

Figure : L’internalisation chez Listeria via l’internaline InlB

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

À l’intérieur de la cellule hôte:

L. Monocytogenes s’adapte au pH acide de l’environnement intra-phagosomal grâce à la listeriolysine O (LLO), codée par le gène hly, qui devient plus active. Elle permet la lyse de la membrane de la vacuole phagocytaire et la libération de la bactérie dans le cytosol.

Activité maximale: pH 5.5

Activité inhibée: pH 7Figure : l’activité de la Listeriolysine O (LLO) durant la phase d’invasion

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

Figure : polymérisation du faisceau d’actine par ActA

Mobilité à l’intérieur de la cellule, dissémination de l’infection:

Nécessité de la protéine de surface ActA

La séquence riche en proline de ActA recrute VASP qui à son tour recrute profiline et des monomères d’actines qui vont être polymérisés par le complexe Arp2/3

Donc formation de filament d’actine.

ConclusionConclusion

• Les bactéries invasives sont capables de développer Les bactéries invasives sont capables de développer différentes stratégies d’adaptations pour envahir et se différentes stratégies d’adaptations pour envahir et se multiplier dans un environnement intracellulaire.multiplier dans un environnement intracellulaire.

• Elles assurent leur survie, résistent aux défenses de la Elles assurent leur survie, résistent aux défenses de la cellule hôte, et se disséminent à d’autres cellules cellule hôte, et se disséminent à d’autres cellules avoisinantes par un mécanisme d’internalisation avoisinantes par un mécanisme d’internalisation spécifique et très organisé.spécifique et très organisé.

conclusionconclusion

• L’internalisation est un moyen de L’internalisation est un moyen de dissémination pour les bactéries dissémination pour les bactéries pathogènes mais aussi un moyen pour pathogènes mais aussi un moyen pour échapper aux contraintes échapper aux contraintes environnementaux comme les défenses de environnementaux comme les défenses de la cellule hôte et le milieu qui l’héberge la cellule hôte et le milieu qui l’héberge souvent (acidité…)souvent (acidité…)