Pr

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Les facteurs de virulence des bactéries à
tropisme intestinal
JM SCHEFTEL Vendredi 4 mars 2011 Master
Physio-Pathologie Cellulaire et Moléculaire
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Les bactéries à tropisme intestinal engendrent
différents types de syndromes
gastro-intestinaux infectieux Gastro-entérite
aiguë Diarrhées hydriques cholériformes Dia
rrhées dysentériques dysentériformes Diarrhées
hémorragiques, ulcéro-hémorragiques
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Bactéries à tropisme intestinal, responsables de
syndromes digestifs exemples Salmonella
typhimurium Shigella dysenteriae Yersinia
enterocoltica Escherichia coli
(pathovars) Vibrio cholerae Campylobacter
jejuni Aeromonas hydophila Clostridium
difficile Staphylococcus aureus
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Les différents types de diarrhées
infectieuses mettent en jeu des mécanismes
physio-pathologiques spécifiques basés sur l
implication de facteurs de virulence selon des
stratégies de mieux en mieux connues.
Facteurs de virulence Facteurs dadhésion,
facteurs de colonisation Facteurs
dinvasion Production dentérotoxines
cytotoniques ou cytotoxiques
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Escherichia coli exemple type Entérobactéri
e commensale habituelle du côlon, prédominante au
sein de la flore aérobie-anaérobie facultative de
lintestin Mais certaines souches (pathovars
ou pathotypes) sont de véritables pathogènes
intestinaux en provoquant différents types de
syndromes gastro-intestinaux.
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Les différents pathovars d E.coli
From Bacterial Pathogenesis 1994
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Les souches EPEC Modèle de virulence pour le
pouvoir dadhésion
Les EPEC 1ères souches dE.coli identifiées
comme agent de diarrhées responsables de troubles
intestinaux graves chez les jeunes enfants
enfants de moins dun an. Diarrhée néo-natale
(important taux de décès dans les pays en voie de
développement ) Virulence Présence de facteurs
dadhésion Présence de facteurs
dattachement-effacement Absence de facteurs
entérotoxiques
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les formes dattachement de la bactérie à
lentérocyte

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lumière intestinale
bactérie
piédestal
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Travaux de Ilan Rosenshine Ann de lInstitut
Pasteur, actualités (1997) 8,2,157-161
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Liaison initiale
Liaison initiale due à des pili qui forment
des faisceaux BFP bundle- forming pili fimbriae
de type IV BFP provoque agrégation des EPEC et
la formation de micro- colonies à la surface de
la cellule hôte. Les bactéries attachées par BFP
se trouvent à une distance de 100 nm à 300 nm de
la membrane de la cellule hôte. Ce contact avec
lentérocyte déclenche chez EPEC lexpression
de l îlot de pathogénicité (locus deffacement
des entérocytes)
ex Hp 90
TIR
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Liaison intime
Liaison intime produite par une protéine de la
membrane externe, lintimine. La distance entre
la membrane externe et la cellule hôte est de 10
nm L intimine induit la formation dune
protéine par le système TSSS (type III secretion
system) qui est insérée dans la membrane
Translocated intimin receptor (TIR) (ex Hp
90) Esps EPEC secreted proteins EspA, EspB,
EspD engagées dans le processus
dattachement-effacement
ex Hp90
TIR
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(No Transcript)
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La signalisation intracellulaire
Phosphorylation de la tyrosine de TIR Activation
de la phospholipase C Génération dun flux
Inositol P IP3 provoque un flux de
Ca2 Activation de LCM kinase phosphory lation
de LCM. Polymérisation de lactine et
phosphorylation de la myosine formation dun
piédestal
ex Hp 90
TIR
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Polymérisation de lactine Piédestal à lorigine
de la formation des lésions A/E de la bordure en
brosse. Les gènes nécessaires à ces
processus sont regroupés dans le locus
deffacement des entérocytes (LEE) Cest un îlot
de pathogénicité de 35 kb contenant les gènes
dun système secréteur de type III et de
protéines effectrices transportées dans la
cellule
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
19
Piédestal et EPEC
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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
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Protocoles expérimentaux (E.coli) Travaux de
Cleary et coll (2004)
Souches Génotype Phénotype bfpA
espA eae cellules intestinales Caco-2
adhésion E2348/69 100 UMD
880 - - 110 UMD 886 - -
8 UMD 883 - - 0 UMD 888
- - - 0
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La souche sauvage E.coli 2348/69 adhère
rapidement (lt 10 min) à la bordure en brosse des
cellules Caco-2 et forme des micro-colonies et
des lésions typiques A/E. La souche double
mutante UMD880 (bfpA, espA-,eae-) adhère aussi
rapidement La souche UMD886 (bfpA-, espA,eae-)
adhère plus tardivement (gt 1h) et moins
efficacement. La microscopie confocale indique
que ladhésion est médiée par BFP et EspA La
souche UMD883 (bfpA-, espA-,eae) , incapable
deffectuer la translocation de TIR , nadhère
pas. La souche UMD 888 triple mutante (bfpA-,
espA-,eae-) est incapable dadhérer
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Microscope confocal à balayage laser
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Principe du microscope confocal
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Cellules Caco-2
normales Microscopie confocale avue
horizontale et b vue verticale coloration de
lactine (vert fluorescéine) cMicroscopie
électronique à balayage
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Cellules Caco-2 infectées par la souche sauvage
E.coli E2348/69 a 10 min bactéries (rouges)
adhérentes à la bordure en brosse (BBvert) b
bactéries expriment BFP (rouge), EspA (vert),
intimine (vert) c BFP (vert) induit
lattachement initial à BB(rouge) et agrégation
bactérie- bactérie (bleue) d et e après 3 h
micro-colonies (bactéries liées par BFP) f
après 6 h (A/E lésions) h SEM A/E lésions
(scanning electron micrograph)
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Microscopie confocale a , b, c, e, f SEM
d Souche E.coli UMD 88O bfpA , espA-, eae- (a)
adhésion en 10 min (b et c) fibrilles de BFP
adhérents à BB SEM fibrilles BFP adhérents aux
microvillosités e et f micro-colonies
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• Microscopie confocale
• cellules Caco-2 infectées par souche E.coli UMD
  886(bfpA - espA eae -)
• 3h quelques bactéries (rouge) adhérentes à la
  bordure en brosse (vert)
• (b) adhésion x10 après lavage modéré
• (c et d) visualisation des filaments EspA (vert)
  impliqués dans ladhésion.

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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
colorée adhésion 3h (accrétion dactine en vert
et bactérie en rouge)
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Pouvoir pathogène des EPEC Capacité
dabsorption réduite due à la perte des
micro-villosités Stimulation de la sécrétion de
chlorures Perméabilité accrue de lépithélium
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Modèle de pouvoir invasif
Diarrhées dysentériques dues à Shigella spp
Facteurs de virulence Facteurs
invasifs Facteurs de dissémination
intracellulaire Associé à production
dentérotoxines
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Les shigelles pénètrent par les cellules M des
plaques de Peyer Facteurs de virulence codés
par le plasmide de virulence de 220 kb sécrétés
par lintermédiaire du système de sécrétion de
type III Ipa A, Ipa B, Ipa C, Ipa D invasines
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Description du processus dinvasion
Fait intervenir des changements au niveau des
des composants du cytosquelette de la cellule au
niveau de lactine conduisant à la formation
dextensions cellulaires et de rides Extrusion
de la membrane soutenue par des filaments
dactine entourant la bactérie La bactérie est
captée, enveloppée, engloutie en 5-10 min. Il y a
activation de GTP ases de type Rho, de la
vinculine, recrutement de protéines dadhésion
(ezrine, paxilline,) pour former un complexe
dadhésion focalisé (rôle de Ipa D). Mécanisme de
macropynocytose. La bactérie est internalisée
dans une vacuole, le phagosome. Lyse de la
membrane du phagosome (rôle de Ipa B et Ipa C)
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Description du processus de dissémination
Dissémination de la bactérie à laide des
filaments dactine la propulsant dans le
cytosol vers les cellules adjacentes. Rôles de
IcsA, de cadhérine IcsA induit la polymérisation
de filaments dactine, à lun des pôles de la
bactérie.Ceci propulse la bactérie à lintérieur
du cytoplasme dans la direction opposée à cette
queue en croissanceLa queue reste stationnaire
dans le cytoplasme. Cest le dépôt continu
dactine sur cette queue qui fait se déplacer la
bactérie. La bactérie  mobile   peut pénétrer
dans une cellule adjacente en formant une poche
dans la membrane.
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(No Transcript)
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Accès de Shigella à la membrane baso-latérale des
entérocytes du côlon? la localisation de
Shigella sur la muqueuse apicale stimule la
migration des PNN ou macrophages sur la face
basale. La rupture des jonctions intercellulaires
qui sensuit permet aux bactéries de traverser
cet espace et daccéder à la face
baso-latérale. Endocytose par la face BL
augmentant le potentiel invasif de shigella
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Facteur de virulence entérotoxine
cytotoxique Type de la diarrhée dysentérique
Toxines de Shiga, toxines shiga-like
(EIEC) Vérotoxines (EHEC) VT1 , shiga-like
toxin (SLT 1) VT2 60 identité avec VT1 (SLT
2) Toxine de Shiga protéine multimérique de 70
kDa composée dune sous-unité (su) A catalytique
de 32 kDa et de 5 su B de 7,7 kDa Les su B se
fixent sur un récepteur de nature glycolipidique
globotriaosyl céramide (Gb3) sous unité A est
internalisée par endocytose Un phagolysosome se
forme dans lequel les enzymes lysosomiaux clivent
A en A1 La su A1 inhibe la synthèse protéique en
inactivant la su 60 S du ribosome par arrêt de
la fixation TRNA-AA induisant larrêt de
lélongation des protéines doù un effet
cytoxique
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Facteur de virulence entérotoxine
cytotonique Type de la diarrhée hydrique
Toxine thermolabile dE.coli ou Toxine
cholérique de Vibrio cholerae Protéines
multimériques de 84 kDa 1 su A de 28 kDa
catalytique constituée de 2 su A1 et A2 liées par
un pont di-S 5 su B de 11,5 kDa de fixation Mode
daction su B se fixent à un ganglioside (GM1)
présent sur la membrane des entérocytes Changement
conformationnel de la toxine - création dun
canal hydrophile
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Conclusions
Les bactéries pathogènes à tropisme intestinal
développent des stratégies basées sur des
capacités dadhésion, de colonisation dinvasion
délaboration de facteurs entérotoxiques Ces
facteurs de virulence sont à lorigine des
manifestations digestives observées dans chaque
type de pathologie.