Un modèle de bactérie invasive: Listeria monocytogenes

1. Un modèle de bactérie invasive:Listeria monocytogenes M1 Microbiologie médicale Physiopathologie des maladies infectieuses JM SCHEFTEL 15 avril 2011

2. Listeria monocytogenes • appartient au GenreListeria • petitbacille 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)

3. Listeria monocytogenes : coloration de Gram

4. Epidémiologie des listérioses en France • La listériose humaine est une maladie à déclaration obligatoire en France depuis 1998 • Sporadique ou épidémique • Cas 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

5. Formes cliniques • bactérie 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

6. Formes 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-natale 8 à 60 j après la naissance : méningite Listériose invasive de l’adulte méningite (20 à 30 % mortalité)

7. Modèle de bactérie invasive • 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: • Intestinale • Méningée • Placentaire

8. Modèle 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

9. Modèle de bactérie invasive • Lyse des hépatocytes: libération des Lm phagocytées par neutrophiles et macrophages Macrophages: 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

10. Pathogénie (1)

11. Pathogénie (2) Microscopie électronique 1/internalisation 2/ lyse de la vacuole 3/multiplication intracytoplasmique 4/ déplacement intracytoplasmique 5-6/protrusion endocytée 7/ vacuole double membrane 8/ lyse de la vacuole secondaire M.E.: Dussurget et al, 2004

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

13. Différents modèles d’adhésion et invasion

15. Facteurs d’adhésion et d’invasion (1):internalisation • 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

16. Interaction de l’internaline A avec l’E-cadhérinecadhérines: rôle dans l’adhésion cellulaire glycoprotéines transmembranaires, dépendantes du Ca2+

17. InlAinteragit avec l’E-cadhérineglycoprotéine transmembranaire retrouvée à la surface desentérocytesPermet le recrutement des caténines (α et β)Interaction avec InlA dépend d’un aa en position 16 : proline pour espèces permissives (homme, cobaye, bovins, ovins) etacide glutamique pour espèces non permissives (souris, rats)La myosine VIIa génère l’énergie contractile nécessaire pour l’internalisation

18. 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. Anatomie de la barrière maternofoetale Lecuit, 2005

19. Rôle de l’interaction internaline-E-cadhérinedans 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

20. InternalineInlB • (630 aa) • gène localisé sur le même opéron que InlA Induit remaniement du cytosquelette d’actine de la cellule hôte Aboutit à l’internalisation de Lm dans des cellules non phagocytaires • en détournant la voie de signalisation de l’HGF • (hepatocytegrowth factor) • Récepteur: Met (récepteur de HGF)

22. InternalineInlB • 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

23. Autres facteurs de virulenceimpliqués 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

24. Autres facteurs de virulenceimpliqués 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 du • cholestérol, dans lesquelles elle forme des • pores • pH optimum acide (pH du phagosome 5,5 à 6,0)

25. Autres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lm • Sortie des vacuoles d’internalisation (2):phospholipases : action synergique avec • LLO pour lyser les vacuoles primaires et • secondaires PI-PLC: hydrolyse spécifiquement phosphatidylinositol (PI) PC-PLC: (phosphatidylcholine) hydrolyse une vaste gamme de phospholipides facilitent l’accès et la lyse par LLO

26. Autres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lm • motilité intracellulaire • polymérisation de l’actine cellulaire • induite par la protéine ActA (protéine de • surface 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

27. Autres facteurs de virulenceimpliqués dans l’invasion par Lm • multiplication intracytoplasmique • utilisation de nutriments du cytosol • L.m. utilise glucose-1-phosphate • dépend de perméase Hpt : (hexose • phosphate transporter)

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

29. conclusions • Pathogène intracellulaire facultatif: • macrophages et cellules épithéliales • Traversée de trois barrières: • intestinale, méningée, placentaire • Internalisation: • InlA, InlB, LLO, PC-PLC, PI- PLC, ActA

30. bibliographie • Cossart 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.