mécanismes d'entrée de listeria monocytogenes dans les cellules de mammifères: facteurs...

Mkcanismes d’entree de Listeria monocytogenes dans les cellules de mammifkes : facteurs bacthiens, ligands cellulaires, signalisation

Keith lreton et Pascale Cossart

L monocytogenes est une bacterie pathogene capable d’induire sa propre internalisation par des cellules de mammiferes. Les proteines bacteriennes InlA (ou intemaline) et InlB jouent un role important dans l’entree de Listeria ; elles controleraient deux voies differentes : InlA interagit avec son recepteur, la molecule d’adhesion E-cadherine, alors que InlB interagit avec un recepteur non identifie. Cette demiere interaction declenche une voie de signalisation dans la cellule hate, qui entraine l’activation de la phospho-inositide (PI) 3-kinase. Les etudes de l’entree InlA- ou InlB-dependante devraient contribuer h une meilleure comprehension de la pathogenic de Listeria et des voies de signalisation qui affectent l’adhesion cellulaire et le cytosquelette.

Unit& des interactions bactkries-cellules, lnstitut Pasteur, 75724 Paris cedex 15 France. E-mail : pcossaftQpasteur.fr

I isieria monocytogenes etiologique de la

est l’agent listeriose,

Iune infection alimentaire ca- racterisee par des encephalites, des meningites et des avortements [56] et dans de rares cas, des gastro-en- t&rites [121. Comme beaucoup de batteries responsables d’infections alimentaires, telles que les Shigel- les, les Salmonelles et les Yersinia, cette bacterie est capable d’envahir, ou d’induire sa propre phagocytose dans des cellules non phagocytaires. Des etudes realisees chez la souris ou le cobaye indiquent que l’invasion des enterocytes 1511 et/au des cellules M des plaques de Peyer [411 constitue la premiere &ape de la traversee de la barriere intestinale par L monocytogenes 1511. Les batteries qui ont transcy- to& sont internalisees par les macrophages residents de la lamina propria, puis entrent dans la lym- phe, gagnent le courant sanguin et atteignent le foie et la rate. Chez la souris, l/infection du foie com- mence par une phase initiale durant laquelle les batteries sont ra- pidement phagocytees par les cellules de Kupffer (les macrophages du foie) ; 90 % des batteries y sont eliminees en moins de 6 heures [39, 421. Puis les microorganismes qui survivent infectent les hepatocytes adjacents, ce qui entraine une infection systemique 1531. Ainsi, la pathogen&e de Listeria implique l’internalisation par des phagocy- tes professionnels et des cellules non phagocytaires (cellules epithe-

ANNALES DE L’INSTITUT PASTEUR / actualit& (1997) 8,2,131-138 0 Elsevier, Paris

liales, hepatocytes) dans differents tissus ou organes. Lutilisation de lignees cellulaires a mis en evidence une serie d’evene- ments prenant place lors de l’interaction de la bacterie avec la cellule hbte et comprenant essentiellement une phase d’entree, puis la lyse de la vacuole de phagocytose et le pas- sage direct de cellule en cellule de L monocytogenes (pour revue, 1591). Cette derniere phase rnet en jeu un processus de motilite cellulaire actine- dependant, comme c’est le cas pour Shigella flexneri. Cette &ape fait l’objet de la revue de Lasa et al dans ce volume ainsi que d’autres revues [9,10, 11,27,37]. Dans le present artick, nous nous concentrerons sur les progres reali- ses dans la connaissance des bases moleculaires de l’entree de Listeria dans les cellules epithtiliales en culture, ainsi que dans d’autres types de cellules non phagocytaires. Des resultats r&cents suggerent que les processus impliques Idans l’entree de L monocytogenes dans les cellules resultent, comme c’est le cas pour d’autres mecanismes de pathoge- n&se [17], de l’exploita.tion de voies de signalisation cellul,aires preexis- tantes. C’est pourquoi les etudes sur l’entree de L monocytogenes, outre une meilleure connaissance des mecanismes mis en jeu dans les infections bacteriennes, ldevraient ap- porter de precieuses donnees sur certains aspects fondamentaux de la biologie cellulaire des mammiferes tels que la signalisa tion h la suite d’interactions ligands-recepteurs

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et/au les rearrangements du cytosquelette.

Proteines bacthiennes impliqkes dans I’entrCe

n Les protkines de surface InlA et InlB

Deux protkines de surface participant directement 2 l’entrile de L monocytogenes dans les cellules en culture ont &Z caractQi&es au niveau mol&ulaire. Ce sont les protkines InlA ou internaline et InlB. InlA, ou internaline est une prot&ne de 80 kDa necessaire 5 l’entrke dans les cellules intestinales humaines de la lignee Caco-2 [lo, 13,20,27]. L’expression d’InlAdans la bactQie non invasive L innocua rend cet orga- nisme capable d’envahir les cellules Caco-2, suggQant qu’InlA est suffi- Sante 6 l’entrke. InlB est une pro- t&ne de 67 kDa cod&e par le gene situ4 en aval du gPne codant pour InlA. Elle permet l’entree dans les hkpatocytes en culture 110, 13, 20, 271 et dans d’autres lignees &pith& liales ou fibroblastiques, en particulier les cellules HeLa, HEp2 et Vero [10,13,27,401. La structure primaire d’InlA contient une skquence signal et deux regions de repGtitions, la premiPre Gtant constituke de 15 rkpktitions en tandem de 22 acides aminks, riches en rksidus leucine ou LRRs [14, 16, 201. Les LRRs sont des motifs ayant une periodicit de r&idus leucine que l’on trouve dans un nombre croissant de proMines impliquees dans de fortes interactions protkines-proteines 1341. La seconde r& gion (ou region B) est constituee de deux repetitions de 70 acides ami- n& et d’une troisiPme rkpktition de 49 acides amin&. L’extrGmite C-ter- minale d’InlA contient une region hydrophobe pr&dee par un penta- peptide qui correspond au motif consensus LPXTG (dans lequel X est n’importe quel aminoacide). Ce motif est necessaire 2 l’ancrage 2 la paroi de la prot&ne A de Staphy10- coccus aureus et d’autres protkines de surface de cocci B Gram positif [57]. La localisation d’InlA A la surface bacthrienne semble aussi re-

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quilrir son motif LPXTG, puis- qu’une deletion des 41 acides ami- n&s C-terminaux de la protkine, y compris le motif LPXTG, r&ulte en une proteine complPtement s&r& tke [381. InlB et les produits d’au moins six autres genes chez L monocytogenes ont des LRRs similaires 6 ceux d’InlA, formant avec InlA la famille de l’internaline 1141. Cependant, seule InlB a aussi et6 montree comme &ant impliq&e dans l’entree. Les autres proteines In1 (h-K, InlC2, InlD, InlE et InlF) n’ont pas de fonction dktectable dans l‘invasion des cellules de mammif&es. InlB, comme InlA, est exprimee & la surface de la bactkrie, mais le m&a- nisme d’association de cette proteine 2 la surface est tr& different de celui des protbines ?I LPXTG. Les 231 derniers acides amin& d’InlB sont necessaires et suffisants pour l’ancrage a la surface 151. Cette r& gion contient des repktitions en tandem d/environ 80 acides amin& commencant par la sequence GW. Des rep&itions similaires existent dans une autre prot&ne de surface de L monocytogenes, la bacterioly- sine Ami, ainsi que dans LytA, une amidase d’un phage de staphyloco- que et dans la lysostaphine, une prot&ne s&&tee par StuphylococcMs simulans. 11 a et4 remarque, pour la lysostaphine, que cette protkine s’associe h la paroi de batteries ci- bles (S aureus) lorsqu’elle est ajou- tee de facon exogPne [31. C’est aussi le cas d’InlB, qui lorsqu’elle est ajoutke de facon exogPne, est capable de s’associer h plusieurs bact& ries Gram positives - avec une effi- cacite variable selon les bactQies - mais non 2 la bact&ie Gram nhgative E coli. De plus, cette addi- tion exogcne permet l’entree d’un mutant AinlB [51. L’ensemble de ces r&ultats suggPre qu’InlB est capable de s’associer 2 la paroi bact& rienne aprPs s&retion ou relargage de la surface bactkrienne et que cette interaction peut promouvoir l’entree. A l’heure actuelle, il n’a pas encore &Z &abli si outre ce type d’association, InlB peut s’associer 2 la paroi bacterienne d’une facon

plus conventionnelle apr& l’export B travers la membrane cellulaire. Bien qu’InlA et InlB puissent Gtre associGes g la paroi bact&ienne, une fraction non n&gligeable de ces proteines est detectable dans les surnageants de culture, rkvklant un pM- nomPne de s&&ion ou de relargage 2 partir de la surface bactbrienne [5,13,15, :381. Ces r&ultats soulPvent une question importante : laquelle de ces deux formes participe & l’invasion ? Pour InlA comme pour InlB, il est clair que la forme associke & la surface bact& rienne permet Yentrke, et il est vraisemblable que cette forme ait une contribution majeure au processus d’entrke [5,381. Cependant, il n’est pas exclu que les for:mes &crNes d’InlA ou InlB contribuent aussi & l’entrke de facon positive ou nkga- tive. 11 est evident que pour comprendre les fonctions putatives des formes libres de ces proMines dans l’invasion ou dans d’autres ktapes de la virulence, il sera nkcessaire de proceder a d’autres expkriences, utilisant soit des surnageants de cultures bactkriennes, soit des protkines InlA ou InlB purifiees.

W Autres prot6ines bacthiennes impiliquhes dans l’invasion

Deux autres proteines de surface de L monocyfogenes, p60 et ActA, ont &? d&rites comme participant B l’entree dans les cellules de mammif&es [2,36,691 : ~60 est une mu- r&ne hydrolase ess’entielle 2 la croissance bactkrienne et & la septa- tion [351, et des mutants de type rough, chez lesquels l’expression de la ~60 est diminuee, sont affect& dans l’invasion. De plus, il a & montrk recemment que la surex- pression de la ~60 dans une souche de Salmonella typhimurium non viru- lente et non invasive rend cet orga- nisme invasif dans des cellules en culture [26]. Bien que dans certains contextes, ~60 puisse affecter l’invasion, il n’a pas encore &Z demontrk si cette prot&ne a une fonction directe dans ce processus. ActA est une protkine de surface essentielle ?I la mot&t6 actine-d&

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pendante, (voir la revue Lasa et al, dans ce numQo des Annales). Un article rhcent montre que les mutants actA- sont dkfectifs pour l’entr& dans les cellules CHO et il a &k propose? qu’ActA affecte l’invasion en interagissant avec des protkogly- canes de la famille heparine sulfates & la surface de la cellule hbte [2]. Nous avons aussi observe un dkfaut dans l’entrke de mutants actA- dans les cellules Vero et d’autres cellules, mais il n’a pas encore & ktabli si cet effet est dQ & la mutation dans acfA ou B une mutation secondaire. 11 est evident que le rGle d’actAdans l’entrke merite d’@tre &die plus en d& tails pour confirmer ces prem&es don&es. Si ActA jouait un rhle dans l’entrke, ce serait un exemple int& ressant d’une prot&ne participant B plusieurs etapes de la pathogen&e. De multiples fonctions ont d+ &? d&rites pour la list&iolysine 0 de L monocyfogenes (lyse de la vacuole 1591, stimulation de la MAP kinase [621, apoptose dans les cellules den- dritiques 1231) ou pour la proteine IpaB de S flexneri qui est impliqu& dans l’entrk et dans la lyse de la vacuole (voir revue Parsot et al, dans ce num&o des Andes).

Interactions bactkries - cellules hbtes au tours de I’entrke Des travaux &cents ont men6 21 l’identification de prot&nes cellulaires impliqu&s dans I’entrhe de Lisferia dans les cellules kpitheliales et dans d’autres cellules non phagocytaires, dkmontrant ainsi que l’en- tn?e est un processus a deux parte- naires n&essitant la participation active de la cellule h&e et celle du pathog&e. Les r&ultats de ces ktu- des suggerent qu’InlA et InlB mC dient l’entr& par des mkanismes d&in& impliquant des r&epteurs cellulaires diff&ents et diff&entes protbines de signalisation en aval de ces r&epteurs (figures 1 B 3). Dans le futur, il sera essentiel de comprendre les diffkrences m&a- nistiques de ces deux voies et comment leur utilisation mhe au mGme r&ultat, c’est-g-dire 2 l’en- ttie de la bact&ie dans les cellules de mammifcres. La comptihension

de l’entrke InlA- et InlB-dependante r&Glera peut-@tre l’existence de si- milaritks fonctionnelles dans des voies de signalisations eucaryotes jusque IA consid&f?!es totalement differentes et independantes.

n InlA et son rkepteur, la E-cadhkrine

De facon inattendue, la mol&ule d’adht%ion E-cadh&ine a et6 r& cemment identif& comme le r&ep- teur d’InlA dans les cellules Caco-2 [461. L’interaction entre InlA et cette prot&ne promeut I’entrbe, puisque l’expression de la E-cadh&ine de poulet (L-CAM) par transfection dans des fibroblastes de souris rend ces cellules permissives ?I I’invasion par L innocua exprimant InlA. La E-cadh&ine est une glycoproMine de 110 kDa responsable d’interactions intercellulaires calcium d& pendantes. Elle est exprimee essentiellement dans les tissus kpith& liaux, y compris les cellules du tractus intestinal, et joue un rGle cl6 dans la formation de jonctions intercellulaires au travers &interactions homophiliques entre cell&s voisi- nes. Le seul autre ligand h&&ophiIi- que COMU de la E-cadhkrine est l’in- t&rine clEB7, qui m&lie l’adh&ion entre lymphocytes intra&pith&aux et cellules intestinales epith&ales (ou ent&ocytes) 17, 331. Dans ces cellules intestinales polaris&, la E- cadh&ine est localis& essentiellement aux jonctions adhkrentes et sur la face baso-laGale. Cette loca- Ii&ion suggere done que l’entr& InlA-dependante de L monocytogenes se produit essentiellement par la face baso-1aMrale des cellules kpi- thkliales intestinales, peut-Gore ap&s une invasion initiale des cellules M. En accord avec ces r&ultats, il a &e montre que Yinvasion des cellules Caco-2 se produit essentiellement par leur face baso-la- t&ale 122,641. La E-cadhQine est une prot&ne transmembranaire ayant un large domaine extracellulaire compor- tant cinq modules [48,581. Le pre- mier module contient la &quence HAV, une &quence conservke parmi les cadh&ines et requise pour

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l’interaction homophilique [61]. Ni le rale des diffkrents modules extra- cellulaires, ni celui de la skquence HAV dans l’entrke bacterienne, ne sont connus. Des rt%ultats r&ents indiquent que les domaines d’InlA impliquPs dans l’entr& sont les LRRs et la region inter-&pCtitions (rkgion IR) [45]. Une analyse par d&!tion montre que l’entrke nkcessite la pr&ence de ces deux rkgions mais que la deuxiPme rkgion de rG+titions (r& gion B) et le domaine C--terminal ne sont pas impliqu& dans l’entrke. Nous favorisons l’hypothPse selon laquelle la rggion LR.R interagit avec le domaine extracellulaire de la E-cadh&ine, et que la region IR joue un rhle accessoire en mainte- nant la rkgion LRR dans une confor- mation permettant l/adhesion. A l’kvidence, d’autres expkriences se- ront n&essaires pour comprendre les interactions InlA/:E-cadherine menant 2 l’intemalisation. La prot&ne InlB purifike se fixe h certains hkpatocytes, aux cellules Vero et B d’autres cellules en culture. L’entr& dans ces cellules fait probablement intervenir un r&ep- teur autre que la E:-cadhQine. L’identification de ce nscepteur est en tours.

n Signalisation durant I’invasion

Les entrks InlA- et InlEL-dkpendan- tes sont inhib&s par le traitement des cellules avec des inhibiteurs de tyrosines kinases [28,54, 63,661 ou des inhibiteurs de polym&Gation de l’actine [21, 281. Ces inhibiteurs n’affectant pas l’adh&.on des bac- t&-ies aux cellules, il est probable qu’ils agissent essentiellement en inhibant les signal&&ions se produisant ?I la suite des interactions bact&ie-rkepteur. Les tyrosines kinases et les prot&nes contri,lant le cytosquelette d’actine pendant l’en- t&e sont rest&s longtemps incon- nues. Des r&ultats r&cents indiquent que l’activitC de la PI 3-kinase est n&essaire ?I l’entr& et qu’un rele possible des phosphorylations sur tyrosine est l’activation de cette kinase. La PI 3-kinase apparait done

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LISTERIA YERSINIA

Fifgure 1. Reprt%entattbn scMmatique des inlerations i et hva- sine/p 1 intkgnhes lo/s de l’entke de Listeria etYersinia dans les ceh’es (adapt e’cipaflir de/lg.

comme un excellent candidat parmi les proteines pouvant controler les changements du cytosquelette d’actine pendant l’invasion.

n Signalisation en aval de la E-cadh&ine

Le domaine intracytoplasmique de la E-cadherine interagit directement avec la proteine p-cat&ine, qui participe a certains &enements de signalisation pendant le deve- loppement, y compris des evene- ments de regulation de la transcrip- tion, en association dans le noyau avec la proteine LEFl [50]. Mais au- cun resultat n’est encore acquis pour demontrer que la B-cat&me joue un role dans l’internalisation de la bactQie. La B-catenine interagit avec l’a-catenine, qui interagit directement avec l’actine, et relie done le complexe E-cadherine B-catenine au cytosquelette d’actine [52]. Le role de l’o-catenine dans l’ent&e n’a pas encore ete analyse. Le fait que l’interaction E-cadhe-

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rine-aEB7 ne necessite pas le domaine intracytoplasmique de la E-cadherine, pour que l’adhbion prenne place, suggere que la pre- sence de ce domaine n’est pas tou- jours indispensable a la fonction de la E-cadherine [321. Des experiences sont en tours pour clarifier ces differents aspects, dans le cas de l’invasion par L monocytogenes.

n PI3-kinase et signalisation en aval du ticepteur d’InlB

L’entree de L monocytogenes dans differents types de cellules en culture, dont les cellules Vero, est inhi- bee par le traitement des cellules avec la wortmannine ou le LY294002, deux inhibiteurs specifi- ques de la PI3-kinase 165, 671. 11 existe plusieurs enzymes ayant l’activite PI3-kinase et qui sont inhibees par la wortmannine, mais des exp&- riences r+alisees avec des cellules exprimant une forme dominante nbgative de la P85 (AP85) indiquent saris ambigu’ite qu’au moins une

isoforme requise pour I’entree est la proteine p85a-~110 [281, un h&o- dim&e implique darts la signalisation en reponse a divers facteurs de croissance ou a d’autres stimuli [6]. L’infection des cellules Vero par L monocytogenes cause une augmentation rapide des produits de la PI 3-kinase [281, mais les mutants inZB - sont defectifs pour cette stimulation. Des don&es recentes indiquent que le tile d’InlB dans ce processus est sans doute direct, &ant don& que le traitement de cellules avec de la proMine InlB purifiee est suffisant pour stimuler la PI3-kinase. Nous avons recemment mon- ire que la PI3-kinase joue un role moins important darts l’entree me- dice par InlB, dans les cellules HeLa et les cellules HEp2, comparative- ment aux cellules Vero. Ces resultats suggerent que des differences existent dans les voies de signalisation couplees au recepteur d’InlB dans ces differentes lign@es cellulaires, et/au qu’il y a plusieurs recepteurs pour InlB. InlA ne semble pas controler la ~85~~110. L’activite PI-3 kinase est constitutivement elevee dans les cellules Caco-2 et l’infection avec L monocytogenes ne produit aucune augmentation des niveaux de phospho-inositides dans ces cellules. Le fait que la wortmannine et le LY294002 inhibent neanmoins l’entree dans ces cellules zsuggere que la voie internaline /E-cadherine re- quiert une activite PIG;-kinase pmac- tivee 1281. L’infection par L monocytogenes stimule l’association de p85a avec au moins une proteine phosphorylee en tyrosine qui pounrait recruter la PI3 kinase a la membrane 1281. Des experiences recentes indiquent qu’une proteine ca.ndidate pour une telIe activite est c-Cbl, une pro- t&e de 120 kDa qui est phosphorylee en tyrosine en reponse a l’EGF [41, au capping des recepteurs Fey [43], des recepteurs T [191 ou de certaines integrines [471. En effet, le traitement des cellules Vero avec la proteine InlB purifiee induit la phosphorylation en. tyrosine de c-Cbl et l’association de cette pro-

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teine avec la p85a (K Ireton et P Cossart, resultats non publies). c- Cbl n’a pas d’activite tyrosine kinase connue et les kinases phospho- rylant cette proteine n’ont pas encore ete identifiees. La facon dont l’activation de la PI3- kinase stimule l’entree de L monocytogenes n’est pas connue. P85a-PllO est requise pour des rearrangements du cytosquelette induits par plusieurs stimuli (pour revue, voir [61), et il est possible que cette kinase controle aussi la polymerisation de l’actine pendant l’entree. Les produits de la PI3-kinase peuvent (( decoiffer j> les extr&nit& barbees des filaments d’actine dans les pla- quettes [241, suggerant que les ci- bles directes de ces lipides pour- raient etre l’actine elle-meme. Une hypothese plus plausible est que la p85a-I’110 ou ses produits affectent indirectement le cytosquelette d’actine pendant l’entree, en regulant certaines proteines kinases (pour revue, [IS]) ou la GTPase Rat [25]. Nos resultats &cents suggerent que la proteine Rat, ou un autre mem- bre de la famille des petites GTPa- ses, pourrait @tre requise pour l’internalisation de L monocytogenes. En effet, le traitement des cellules Vero ou d’autres cellules avec ToxB, une toxine qui inhibe la fonction de Rat et d’autres rho GTFases 1301, inhibe fortement Ye&r& de Listerzh (K Ireton et I’ Cossart, resultats non publies).

n Comparaison de l’entrhe de List&a avec celles d’autres bactkies invasives

Lentree InlA- ou InlB-dependante de L monocytogenes est-elle compa- rable aux mecanismes d/invasion d’autres batteries pathogenes ? Au niveau morphologique, il y a des paralleles evidents entre l’entree InlA-dependante de Listeriu et l’invasion des cellules de mammiferes par Yersinia. Lentree de Yersinia a 6th d&rite comme une entree se produisant par un mecanisme de type Zipper, dans lequel la membrane de la cellule hate recouvre progressivement la surface bacterienne 1291. Cela se produit par des changements tres locaux de la sur-

InlA-E cadhkrine InlB-? (cellules Caco-2, ?) (cellules Vero; CHO, HEp-2, hkpatocytes)

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Activation de la PI 3-kinase 3

internalisation -

Fjqurei! Reprbentation schknatiaue des deux voies d’entrke de Lktetia dr?ns les celules di mammif&es.

face de la cellule de mammiferes, qui ont une certaine ressemblance avec ceux se produisant lors de la phagocytose par les recepteurs Fey ou les recepteurs du complement 131, 601. Recemment, l’entree de L monocytogenes, mediee par InlAet la E-cadherine, a ete observee en microscopic electronique, et s’est averee avoir des caracteristiques morphologiques tout a fait identi- ques 21 celles de Yersinia [46]. Len- tree mediee par InlB n’a pas encore ete analysee. Les changements morphologiques similaires se produisant lors de l’entree de Yersiniu et celle de Listeria sont-ils le reflet de mecanismes moleculaires semblables ? Bien que peu de proteines impliquees dans l’entree de ces deux batteries aient 4th identifiees, il est clair qu’au moins une partie de la machinerie moleculaire permettant l’entree est tout h fait differente. En effet, l’entree de Yersinia implique l’interaction entre une proteine bacterienne de surface, l’invasine et ses recepteurs, les Bl integrines [291. Aucune similarite de sequence significative n’existe entre InlA, InlB et l’invasine. De plus, les integrines ne par- tagent aucune similarite de structure avec la E-cadherine, le recepteur de l’internaline. Certaines similarites mecanistiques dans l’entree de ces deux batteries sont ce-

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pendant suggerees par la necessite, dans les deux cas, d’une activite tyrosine kinase de l’hbte et de rearrangements du cytosquelette d’actine ]54]. 11 est vraisemblable que l’internalisation de Listeria et IcelIe de Yer- sinia soient en grande partie dues a des proteines de mammiferes differentes et a des voies de signalisation differentes, qui auraient cependant des fonctions similaires, le role ul- time de ces voies de signalisation &ant de controler les changements du cytosquelette d’actine necessaires a l’internalisation des batteries.

n RCarrangement du cytosquelette d’actine et entrCe de bacthies invasives

Une propriete commune a toutes les batteries invasives bien caracte- risees est l’inhibition de leur internalisation par les inhibiteurs de la polymerisation d’actine tels que la cytochalasine D. L’interpretation la plus simple dune telle inhibition est que la polym&isatio:n de l’actine ou la reorganisation du cytosquelette d’actine est necessaire a l’entree. Dans le cas de Liskria ou celui de Yersinia, qui entrent par un mecanisme de type Zipper. la polymerisation de l’actine est sans doute necessaire a pousser (tirer !) la membrane autour des batteries, jusqu’g permettre l’internalisation du pathogens.

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La polymerisation de l’actine est aussi necessaire a l’intemalisation d’autres batteries invasives telles que Salmonella et Shigella, mais dans ce cas, l’intemalisation se produit par un phenomene completement different (mecanisme de type trigger) impliquant la formation de pro- jections membranaires similaires aux replis membranaires ou aux pseudopodes causes par des facteurs de croissance ou des onconge- nes 1441. De tels remaniements membranaires different cependant des replis classiquement observes avec les facteurs de croissance. En effet, ils ne se produisent pas sur toute la surface de la cellules de mammiferes, mais sont localises dans la region de la cellule en con- tact avec la bacterie. Le contmle du cytosquelette d’actine dans les cellules de mammiferes est extremement complexe et l’importance de l’IP3 et de certains phospho-inositides dans cette regulation est de plus en plus evidente 1241. Les niveaux de ces molecules sont control& par des phospholipa- ses, des lipides kinases ou indirectement, par de petites GTPases de la famille rho 124,701. Certaines bacte- ries invasives sont elles aussi capables de moduler, et ainsi d’exploiter le cytosquelette d’actine, en interagissant avec de telles proteines. Parmi ce type de regulation, il faut inclure l’activation de la PI 3-kinase par L monocytogenes (decrit dans cette revue) et la regulation des GTPases rho et cdc42 pendant l’entree de Shigella [l, 681 et Salmonella 181. De plus, S typhimurium stimule les flux calciques pendant l’entree, sans doute par activation de la phospholipase C et grace aux eleva- tions en II’3 qui en resultent [49,551. Comment les batteries pathogenes contrblent-elles ces proteines de signalisation ? On peut imaginer deux grands types de scenarios : un controle extracellulaire Wnterac- tion d’un ligand bacterien avec un recepteur couple a des enzymes de signalisation) ou un controle intracellulaire (le controle direct de proteines cytosoliques de mammiferes par un effecteur bacterien). Dans ce dernier cas, les proteines bacterien-

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MECANISME DE TYPE “TRIGGER”

F&we 3 Les deux m&anismes de phagocflose induife par des bactkes invasives. En haut 2 gauche, Salmonella entrant dans une ceflule. En haut ci droite, I_ monocytogenes entrant dans une celufe. En bas, repr&enfation sch&mafique des mkanismes de &pe tn&ger et de &pe zipper (adapt& ci pattir de [11/ et f461).

nes agiraient comme certaines toxines, qui exercent leur action directement dans le cytosol de la cellule de mammifere. Cela impliquerait neanmoins l/existence d’un recepteur indispensable a l’internalisation de la proteine bacterienne. 11 est a noter qu’une vraie toxine bacterienne, le facteur CNF-1 de E coli, stimule l’intemalisation de bacte- ries non invasives, apres modifica- tion et activation constitutive de la petite GTPase rho (16b, 17b, 56b). Un controle extracellulaire entre certainement en jeu lors de l’entree invasine-dependante de Yersinia et lors de l’entree InlA-dependante de L monocytogenes. Notons qu’il n’a pas ete formellement exclu, jusqu’a present, que ces proteines interagis- sent dans le cytoplasme apres une internalisation par endocytose par recepteur. En revanche, dans le cas de Salmonella et Shigella flexneri, une

stimulation intracellulaire de l’entree a ete proposee. .Dans ces deux cas, la translocation des proteines bacteriennes effectrices dans le cytosol se produit grace a un systeme de secretion de type III. La preuve definitive que ces proteines bacteriennes, une fois dans le cytoplasme, sont capables de promouvoir l’entree, necess:itera entre autres des experiences de micro-injection.

Conclusion L’etude des virus et des microorganismes pathogenes a deja contribue de facon importante a notre comprehension de la biologie cellulaire. Les etudes portant sur la biologie des virus ont mene par exemple au concept d’oncogenes, a la comprehension des mecanismes de cance- risation et a la caracterisation de certains processus normaux pertur-

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b6s dans les cellules can&reuses. Les toxines bactQiennes ou fongi- ques (toxine diphtkrique, C3, la per- tussis toxine, la toxine chokique, la cytochalasine D, la wortmannine) ont &fZ utiliskes comme outils pour kvaluer en particulier les fonctions du cytosquelette ou les protkines impliquees dans la transduction du signal. 11 est trPs probable que l’6tude de bactkries pathogPnes invasives telles que L monocytogenes contribuera aussi & notre compr& hension des mkanismes de signalisation contralant le cytosquelette d’actine.

Remerciements

Les travaux de cet article ont rep l’aide financike de la Dret, du minis&e de l’Agriculture et de la Fo- r&, du minis&e de Recherche, de la CEE et de l’Institut Pasteur. Les au- teurs remercient H616ne Bierne pour sa lecture critique du manus- a-it, Marc lecuit pour son aide efficace dans la klisation des figures et H& l&e Ohayon et Pierre Gounon pour les photos de microscopic &ctmnique. Keith Ireton est boursier de la Jane Coffins Childs foundation.

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mécanismes d'entrée de listeria monocytogenes dans les cellules de mammifères: facteurs...

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