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Les facteurs de virulence des bactries tropisme intestinalJM SCHEFTELVendredi 4 mars 2011Master Physio-Pathologie Cellulaire et Molculaire
diffrents types de syndromes gastro-intestinaux infectieux
Gastro-entrite aigu
Diarrhes hydriques: cholriformes
Diarrhes dysentriques: dysentriformes
Diarrhes hmorragiques, ulcro-hmorragiquesLes bactries tropisme intestinal engendrent
Bactries tropisme intestinal, responsablesde syndromes digestifs: exemplesSalmonella typhimuriumShigella dysenteriaeYersinia enterocoltica Escherichia coli (pathovars)Vibrio choleraeCampylobacter jejuniAeromonas hydophilaClostridium difficileStaphylococcus aureus
Les diffrents types de diarrhes infectieuses
mettent en jeu des mcanismes physio-pathologiques spcifiques bass sur l implication de facteurs de virulence selon des stratgies de mieux en mieux connues.
Facteurs de virulence Facteurs dadhsion, facteurs de colonisation Facteurs dinvasionProduction dentrotoxines cytotoniques ou cytotoxiques
Escherichia coli : exemple type
Entrobactrie commensale habituelle du clon, prdominanteau sein de la flore arobie-anarobie facultative de lintestin
Mais certaines souches (pathovars ou pathotypes) sont de vritables pathognes intestinaux en provoquant diffrents types de syndromes gastro-intestinaux.
Les diffrents pathovars d E.coli From Bacterial Pathogenesis1994
Les EPEC : 1res souches dE.coli identifies comme agent de diarrhes responsables de troubles intestinaux graves chez les jeunes enfants enfants de moins dun an. Diarrhe no-natale (important taux de dcs dans les pays en voie de dveloppement )
Virulence:Prsence de facteurs dadhsionPrsence de facteurs dattachement-effacementAbsence de facteurs entrotoxiques
Les souches EPEC
Modle de virulence pour le pouvoir dadhsion
les formes dattachement de la bactrie lentrocyte
pidestalbactrielumire intestinale
Travaux de Ilan Rosenshine Ann de lInstitut Pasteur, actualits (1997) 8,2,157-161
Liaison initiale : due des pili qui forment des faisceauxBFP: bundle- forming pilifimbriae de type IVBFP provoque agrgation des EPEC et la formation de micro-colonies la surface de la cellulehte. Les bactries attaches par BFP se trouvent une distance de100 nm 300 nm de la membrane de la cellule hte. Ce contact avec lentrocyte dclenche chez EPEC lexpression del lot de pathognicit (locus deffacement des entrocytes) Liaison initialeTIRex Hp 90
Liaison intime : produite par uneprotine de la membrane externe, lintimine.La distance entre la membrane externeet la cellule hte est de 10 nmL intimine induit la formation dune protine par le systme TSSS (typeIII secretion system) qui est insre dans la membrane :Translocated intiminreceptor (TIR) (ex Hp 90)
Esps: EPEC secreted proteinsEspA, EspB, EspD engages dans leprocessus dattachement-effacement
Liaison intime TIRex Hp90
La signalisation intracellulairePhosphorylation de la tyrosine de TIRActivation de la phospholipase CGnration dun flux Inositol PIP3 provoque un flux de Ca2+Activation de LCM kinase: phosphorylation de LCM.
Polymrisation de lactineet phosphorylation de la myosine
formation dun pidestalTIRex Hp 90
Polymrisation de lactine
Pidestal lorigine de la formation des lsions A/E de la bordure en brosse.
Les gnes ncessaires ces processussont regroups dans le locus deffacement des entrocytes (LEE)Cest un lot de pathognicit de 35 kbcontenant les gnes dun systmesecrteur de type III et de protines effectrices transportes dans la cellule
Pidestal et EPEC
Travaux de J Cleary et al
Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) adhesion to intestinal Epithelial cells: role of bundle-forming pili (BFP), EspA filaments and intimin
Microbiology 150 ,2004, 527-538
Protocoles exprimentaux (E.coli) Travaux de Cleary et coll (2004)Souches GnotypePhnotypebfpA espA eaecellules intestinales Caco-2 adhsionE2348/69 + + + 100
UMD 880 + - - 110
UMD 886 - + - 8
UMD 883 - - + 0
UMD 888 - - - 0
La souche sauvage E.coli 2348/69 adhre rapidement (< 10 min) la bordure en brosse des cellules Caco-2 et forme des micro-colonies et des lsions typiquesA/E.La souche double mutante UMD880 (bfpA+, espA-,eae-) adhre aussi rapidement
La souche UMD886 (bfpA-, espA+,eae-) adhre plus tardivement (> 1h) et moins efficacement.
La microscopie confocale indique que ladhsion est mdie par BFP et EspALa souche UMD883 (bfpA-, espA-,eae+) , incapable deffectuer la translocationde TIR , nadhre pas.La souche UMD 888 triple mutante (bfpA-, espA-,eae-) est incapable dadhrer
Microscope confocal balayage laser
Principe du microscope confocal
Cellules Caco-2 normalesMicroscopie confocale: a:vue horizontale et b: vue verticalecoloration de lactine (vert: fluorescine)c:Microscopie lectronique balayage
Cellules Caco-2 infectes par la souche sauvage E.coli E2348/69a: 10 min : bactries (rouges) adhrentes la bordure en brosse (BB:vert)b: bactries expriment BFP (rouge), EspA (vert), intimine (vert)c: BFP (vert) induit lattachement initial BB(rouge) et agrgation bactrie-bactrie (bleue)d et e: aprs 3 h : micro-colonies (bactries lies par BFP)f: aprs 6 h (A/E lsions) h : SEM: A/E lsions (scanning electron micrograph)
Microscopie confocale : a , b, c, e, f SEM : dSouche E.coli UMD 88O bfpA +, espA-, eae- (a) : adhsion en 10 min (b et c) : fibrilles de BFP adhrents BB
SEM: fibrilles BFP adhrents aux microvillosits
e et f : micro-colonies
Microscopie confocale: : cellules Caco-2 infectes par souche E.coli UMD 886(bfpA - espA+ eae -)3h: quelques bactries (rouge) adhrentes la bordure en brosse (vert) (b): adhsion x10 aprs lavage modr(c et d) visualisation des filaments EspA (vert) impliqus dans ladhsion.
Microscopie confocale: a, b et c Co-infection: A: souche E.coli UMD 883 bfpA-, espA-, eae+ et B : E.coli bfpA+, espA+, eae- Seule souche A colore : adhsion 3h (accrtion dactine en vert et bactrie en rouge)
Pouvoir pathogne des EPEC
Capacit dabsorption rduite due la perte des micro-villosits
Stimulation de la scrtion de chlorures
Permabilit accrue de lpithlium
Diarrhes dysentriques dues Shigella sppFacteurs de virulence: Facteurs invasifsFacteurs de dissmination intracellulaireAssoci production dentrotoxinesModle de pouvoir invasif
Les shigelles pntrent par les cellules M des plaques de Peyer
Facteurs de virulence: cods par le plasmide de virulence de 220 kb scrts par lintermdiaire du systme de scrtion de type III Ipa A, Ipa B, Ipa C, Ipa D : invasines
Fait intervenir des changements au niveau des des composants du cytosquelette de la celluleau niveau de lactine conduisant la formation dextensions cellulaires et de ridesExtrusion de la membrane soutenue par des filaments dactine entourant la bactrieLa bactrie est capte, enveloppe, engloutie en 5-10 min. Il y a activation de GTP ases de type Rho, de la vinculine, recrutement de protines dadhsion (ezrine, paxilline,) pour former un complexe dadhsion focalis (rle de Ipa D).Mcanisme de macropynocytose.La bactrie est internalise dans une vacuole, le phagosome. Lyse de la membrane du phagosome (rle de Ipa B et Ipa C)Description du processus dinvasion
Dissmination de la bactrie laide des filaments dactine la propulsant dans le cytosolvers les cellules adjacentes. Rles de IcsA, de cadhrineIcsA induit la polymrisation de filaments dactine, lun des ples de la bactrie.Ceci propulse la bactrie lintrieur du cytoplasmedans la direction oppose cette queue en croissance La queue reste stationnaire dans le cytoplasme.Cest le dpt continu dactine sur cette queuequi fait se dplacer la bactrie.
La bactrie mobile peut pntrer dans une cellule adjacente en formant une poche dans la membrane. Description du processus de dissmination
Accs de Shigella la membranebaso-latrale des entrocytes du clon?
la localisation de Shigella sur lamuqueuse apicale stimule la migrationdes PNN ou macrophages sur la face basale.La rupture des jonctions intercellulaires qui sensuit permet auxbactries de traverser cet espace et daccder la face baso-latrale.Endocytose par la face BL augmentant le potentiel invasif de shigella
Facteur de virulence: entrotoxine cytotoxique
Type de la diarrhe dysentriqueToxines de Shiga, toxines shiga-like (EIEC)Vrotoxines (EHEC): VT1 , shiga-like toxin (SLT 1)VT2 : 60% identit avec VT1 (SLT 2) Toxine de Shiga: protine multimrique de 70 kDa compose dunesous-unit (su) A catalytique de 32 kDa et de 5 su B de 7,7 kDaLes su B se fixent sur un rcepteur de nature glycolipidique : globotriaosyl cramide (Gb3)sous unit A est internalise par endocytoseUn phagolysosome se forme dans lequel les enzymes lysosomiaux clivent A en A1La su A1 inhibe la synthse protique en inactivant la su 60 S du ribosome par arrt de la fixation TRNA-AA induisant larrt de llongation des protines do un effet cytoxique
Facteur de virulence: entrotoxine cytotonique
Type de la diarrhe hydriqueToxine thermolabile dE.coli ouToxine cholrique de Vibrio cholerae
Protines multimriques de 84 kDa1 su A de 28 kDa catalytique constitue de 2 su A1 et A2 lies par un pont di-S5 su B de 11,5 kDa de fixationMode daction: su B se fixent un ganglioside (GM1) prsent sur la membrane des entrocytesChangement conformationnel de la toxine - cration dun canal hydrophile
ConclusionsLes bactries pathognes tropisme intestinal dveloppentdes stratgies bases sur des capacits dadhsion, de colonisationdinvasion dlaboration de facteurs entrotoxiques
Ces facteurs de virulence sont lorigine des manifestations digestives observes dans chaque type de pathologie.
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