Un modèle de bactérie invasive:Un modèle de bactérie invasive:

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

M1 Microbiologie médicalePhysiopathologie des maladies

infectieusesJM SCHEFTEL 15 avril 2011

Listeria monocytogenesListeria monocytogenes

appartient au Genre Listeria petit bacille à Gram positif largement répandu dans

l’environnement (sol, eau, végétaux) ubiquiste, saprophyte résistant, survie importante◦ psychrotrophe : se multiplie à 2 °C◦ aérobie-anaérobie facultatif◦ culture entre 30-37°C au laboratoire sous 10% CO2 en 24 h , Transmission par ingestion d’aliments contaminés L..monocytogenes : responsable d’infections

opportuniste graves chez l’homme (13 sérovars: 1/2a, 1/2b,4b les plus fréquents)

Listeria monocytogenes : coloration de Gram

Epidémiologie des listérioses Epidémiologie des listérioses en Franceen France La listériose humaine est une maladie à déclaration

obligatoire en France depuis 1998 Sporadique ou épidémiqueCas sporadiques

◦ Incidence en France: 0,35 cas /100 000 h◦ 1,3/ 100 000 chez enfants de moins 1 an◦ <0,5 / 100 000 chez adulte◦ 1/ 100 000 au-delà de 54 ans◦ 200 à 250 cas par an◦ 2004 : 231 cas 21% formes materno-néonatales

Cas épidémiques◦ De qqs cas à plusieurs centaines◦ 1979: 279 cas après consommation de langues de porc en

gelée

Formes cliniquesFormes cliniquesbactérie pathogène opportuniste touche les personnes dont le système

immunitaire est altéré ou immature groupes à risques:

◦ femmes enceintes◦ nouveau-nés◦ personnes âgées, sujets immunodéprimés (cancers,

cirrhoses, hémodialysés, transplantés …) formes non invasives:

◦ diarrhées fébriles chez personnes immuno-compétentes

◦

Formes cliniques invasivesFormes cliniques invasives Formes materno-fœtales

◦ Listériose de la femme enceinte: syndrome pseudo-grippal,

◦ précédent l’accouchement de quelques jours à 14 j◦ remontée fébrile à l’accouchement souvent

prématuré avec bactériémie◦ Listériose néonatale précoce: n-né infecté in utero

mortalité > 50%

Listériose néonatale tardive: contamination dans la période péri-natale8 à 60 j après la naissance : méningite

Listériose invasive de l’adulteméningite (20 à 30 % mortalité)

Modèle de bactérie Modèle de bactérie invasiveinvasive

Invasion et multiplication de cellules non phagocytaires de l’hôte et cellules phagocytaires

Échappement aux systèmes de défense de l’hôte

Facteurs de virulence présents uniquement dans les souches invasives

Traversée de trois barrières: IntestinaleMéningéePlacentaire

ModèleModèle de bactérie invasive de bactérie invasive

Mode de contamination alimentaire site principal d’entrée dans l’organisme:

◦ Intestin ◦ traversée de la barrière intestinale:

entérocytes◦ plaques de Peyer, cellules M (phagocytaires)

◦ Après traversée de la barrière intestinale:◦ Lm dans cellules phagocytaires de la lamina propria

Par lymphe et sang circulant , Lm atteint le foie et la rate foie : Lm phagocytés par cellules de Kupfer : 90%

détruites◦ bactéries survivantes: infectent hépatocytes

Modèle de bactérie invasiveModèle de bactérie invasive

Lyse des hépatocytes: libération des Lm phagocytées par neutrophiles et macrophagesMacrophages: listéricides ou multiplication intracellulaire

Si l’état immunitaire de l’hôte est déficient: toutes les Lm ne seront pas détruites et peuvent atteindre par voie

sanguine, le cerveau ou le placenta

Pathogénie (1)Pathogénie (1)

Pathogénie (2)Pathogénie (2)

Microscopie électronique

1/internalisation2/ lyse de la vacuole3/multiplication intracytoplasmique4/ déplacement intracytoplasmique5-6/protrusion endocytée7/ vacuole double membrane8/ lyse de la vacuole secondaire

M.E.: Dussurget et al, 2004

In vivo A : interaction InlA – E-cadhérine spécifique d’espèceSouris : Lm non entéropathogène / homme, cobaye, souris transgénique: Lm entéropathogèneB: coupes intestin grêle: souris transgénique (gauche) et non transgénique (droite) + Ac monoclonaux (rouge) reconnaissant E-cadhérine humaineC :multiplication de Lm dans lamina propria 48h après inoculation intragastrique de L. Lecuit, 2005

Homme

Différents modèles d’adhésion et Différents modèles d’adhésion et invasion invasion

Facteurs d’adhésion et d’invasion Facteurs d’adhésion et d’invasion (1):(1):

internalisationinternalisation Internaline (InlA):

Protéine bactérienne (800 aa) permet l’invasion de cellules non phagocytaires

polarisées détourne la machinerie des jonctions adhérentes InlA impliquée dans l’invasion des entérocytes (passage de la barrière intestinale) des syncytiotrophoblastes (passage de la barrière

placentaire) passage barrière méningée probable par ce

mécanisme

Interaction de l’internaline A avec l’E-cadhérineInteraction de l’internaline A avec l’E-cadhérine cadhérines: rôle dans l’adhésion cellulaire cadhérines: rôle dans l’adhésion cellulaire

glycoprotéines transmembranaires, dépendantes du glycoprotéines transmembranaires, dépendantes du CaCa2+2+

InlA InlA interagit avec l’E-cadhérineinteragit avec l’E-cadhérineglycoprotéine transmembranaire retrouvée à la surface desglycoprotéine transmembranaire retrouvée à la surface des

entérocytesentérocytesPermet le recrutement des caténines (α et β)Permet le recrutement des caténines (α et β)

Interaction avec InlA dépend d’un aa en position 16 : Interaction avec InlA dépend d’un aa en position 16 : prolineproline pour espèces permissives (homme, cobaye, bovins, pour espèces permissives (homme, cobaye, bovins,

ovins) ovins) etet

acide glutamique acide glutamique pour espèces non permissives (souris, pour espèces non permissives (souris, rats)rats)

La myosine VIIa génère La myosine VIIa génère l’énergie contractile nécessaire pour l’énergie contractile nécessaire pour l’internalisationl’internalisation

Anatomie de la barrière maternofoetaleLecuit, 2005

A: schéma des villosités placentaires B et C: section d’une villosité placentaire colorée à l’hématoxyline-éosine (B) et schéma histologique correspondant (C) .La chambre intervilleuse est remplie de sang maternel. Le syncytiophoblaste multinucléé recouvre les villosités.

Rôle de l’interaction internaline-E-cadhérineRôle de l’interaction internaline-E-cadhérinedans le passage de la barrière placentairedans le passage de la barrière placentaire

Adhésion et invasion de Lm dans le syncytiotrophoblaste (STPB) humain en culture A : coupe d’une villosité placentaire centrée sur le STPB avec un Ac anti E-cadhérine. (vert) B : adhérence et entrée des bactéries exprimant l’internaline dans le STPB (en rouge)

noyaux en bleu Recrutement de E-cadhérine au site d’entrée des bactéries dans le STPB C: coupe d’une villosité infectée in vivo par Lm Les bactéries ont envahi le STPB , franchit la barrière placentaire Micro-abcès semblables à ceux observés dans la listériose maternofoetale

Lecuit, 2005

Internaline InlB Internaline InlB

(630 aa)gène localisé sur le même opéron que InlA Induit remaniement du cytosquelette

d’actine de lacellule hôteAboutit à l’internalisation de Lm dans des

cellules non phagocytairesen détournant la voie de signalisation de

l’HGF (hepatocyte growth factor)Récepteur: Met (récepteur de HGF)

Internaline InlBInternaline InlB

Interagit avec le récepteur Met qui recrute les différentes molécules adaptatrices.

Le récepteur Met est endocyté par un mécanisme dépendant de la clathrine

Polymérisation–dépolymérisation de l’actine contrôlé par la régulation de Lim kinase et la cofiline

Autres facteurs de virulenceAutres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lmimpliqués dans l’invasion par Lm

Entrée dans les cellules cibles par les voies de InlA et InlB nécessitent également des protéines de surface

telles que Ami et Auto, des autolysines, remodelant la paroi bactérienne

Autres facteurs de virulenceAutres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lmimpliqués dans l’invasion par Lm

Sortie des vacuoles d’internalisation (1):

Lystériolysine O (LLO)◦ protéine 60 kDa :cytolysine formant des

pores, cholestérol-dépendante LLO se lie aux membranes contenant ducholestérol, dans lesquelles elle forme despores pH optimum acide (pH du phagosome 5,5 à

6,0)

Autres facteurs de virulenceAutres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lmimpliqués dans l’invasion par Lm

Sortie des vacuoles d’internalisation (2):phospholipases : action synergique avec

LLO pour lyser les vacuoles primaires etsecondaires PI-PLC: hydrolyse spécifiquement

phosphatidylinositol (PI) PC-PLC: (phosphatidylcholine) hydrolyse

unevaste gamme de phospholipidesfacilitent l’accès et la lyse par LLO

Autres facteurs de virulenceAutres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par impliqués dans l’invasion par

LmLmmotilité intracellulaire polymérisation de l’actine cellulaire induite par la protéine ActA (protéine desurface 639 aa) comète, queue filaments d’actine branchés taille de la queue d’actine reliée de façon

linéaire à la vitesse de déplacement intracytoplasmique (0,005 à 0,25 μm / sec) formation de protrusions endocytées par

cellules

Autres facteurs de virulenceAutres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lmimpliqués dans l’invasion par Lm

multiplication intracytoplasmique utilisation de nutriments du

cytosol L.m. utilise glucose-1-phosphate dépend de perméase Hpt :

(hexosephosphate transporter)

Représentation schématique de Lm: gènes de virulence et localisationdes facteurs de virulence dans les différents compartiments (cytosol,membrane, paroi, milieu extracellulaire) Dussurget et al 2004

conclusionsconclusionsPathogène intracellulaire facultatif:

◦ macrophages et cellules épithéliales Traversée de trois barrières:

◦ intestinale, méningée, placentaire Internalisation:InlA, InlB, LLO, PC-PLC, PI- PLC, ActA

bibliographiebibliographieCossart P., Toledo-Arana A. Listeria

monocytogenes, a unique model in infection biology. Microbes Infect. 2008.

Dussurget O., J. Pizarro-Cerda, P. Cossart. Molecular

determinants of Listeria monocytogenes virulence. Annu. Rev.Microbiol. 2004. 58:587-610.

Lecuit M. Understanding how Listeria monocytogenes targets and crosses host barriers. Clin. Microbiol. Inf. 2005. 11:430-436.