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…)