Internalisation des bactéries pathogènes

Internalisation des bactéries
pathogènes
Daddi Oubekka Samia
Halidou Hamidou
Octobre 2007
Infection
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’infection
- adhésion
- invasion cellulaire
- colonisation et survie
- résistance à la réponse de l’hôte
Bactéries pathogènes
• 3 Types de pathogènes:
- à coissance extracellulaire: E. coli, P. aeruginosa,
Klebsiella, S. pneumoniae…)
- à croissance intracellulaire (facultatif): S. aureus,
S. typhi, Listeria, Mycobacterium tuberculosis…
- à croissance intracellulaire (obligatoires):
Chlamydiae, Brucella, Legionella, Rickettsia…
• Croissance intracellulaire = présence d’un mécanisme
•
d’invasion
Les bactéries invasives développent différentes
stratégies de survie intracellulaire
Mécanismes d’internalisation chez les bactéries
invasives
• Deux mécanismes:
 De
type « Trigger »: activé par des protéines
bactériennes qui sont directement injectées dans la
cellules hôte via le système de sécrétion de type III.
Ex: Salmonella, Shigella
 De type « Zipper »: induit par interaction directe
entre une protéine de la surface bactérienne et un
récepteur de la cellule hôte.
Ex: Yersinia; interaction avec une integrine
Listeria; interaction avec E- cadhérine ou avec
récepteur Met
Quelques soit le mécanisme d’invasion, les interactions
entre la bactérie et la cellule hôte mènent au
réarrangement du cytosquelette d’actine de la cellule par
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]. The
diagram 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 Shigella
bacterium entering into an epithelial cell. The diagram below is a representation of the
signalling cascades produced during Shigella invasion. Green circles represent
actin.
Les Salmonelles
• Bactéries Gram négatif, Pathogène spécifique de
•
l’homme et l’animal:
- S. typhi, S. paratyphi, S. sandai et S.
gallinarum(anx)
• Bactéries Ubiquistes: S. typhimurium, S. enteridis
• Capables de faire leurs internalisation au sein de la
cellule hôte non phagocytaire et phagocytaire
Les mécanismes utilisés
• Les facteurs de virulence
- SpI 1: sécrétion de protéines effectrices pour la pénétration dans la
cellule.
- SpI 2: code les protéines effectrices Ssa et Sse et les protéines de
type chaperonne Ssc et Ssr. Joue rôle de dissémination
- SpI 3: par le complexe TTSS-Inva-Spa joue un rôle dans la
translocation à travers la membrane.
- SpI 4: intervient dans l’apoptose cellulaire
- SpI 5: intervient dans le relâchement cellulaire
Interaction Salmonelle/Cellule
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’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
Listeria 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 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
Figure : Cycle intracellulaire
d’infection de L. monocytogenes
Facteurs de virulence de L. 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 PrfA
The 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 ShineDalgarno sequence. Translation of prfA allows virulence gene expression.
Deux moyens d’internalisation chez L. monocytogenes:
• Internalisation InlA (internaline) dépendante
• Internalisation InlB (internaline B) dépendante
- 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 Nterminal
(séquence
répétée riche en leucine
LRR)
Figure : l’internalisation chez Listeria via
l’internaline InlA
Figure : L’internalisation chez Listeria via l’internaline InlB
Listeria monocytogenes
À l’intérieur de la cellule hôte:
L. Monocytogenes s’adapte au pH
acide de l’environnement intraphagosomal 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 7
Figure : l’activité de la Listeriolysine
O (LLO) durant la phase d’invasion
Listeria monocytogenes
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.
Figure : polymérisation du faisceau
d’actine par ActA
Conclusion
• Les bactéries invasives sont capables de développer
différentes stratégies d’adaptations pour envahir et se
multiplier dans un environnement intracellulaire.
• Elles assurent leur survie, résistent aux défenses de la
cellule hôte, et se disséminent à d’autres cellules
avoisinantes par un mécanisme d’internalisation
spécifique et très organisé.
conclusion
• L’internalisation est un moyen de
dissémination pour les bactéries
pathogènes mais aussi un moyen pour
échapper aux contraintes
environnementaux comme les défenses de
la cellule hôte et le milieu qui l’héberge
souvent (acidité…)