Entrée des bactéries et interactions avec le cytosquelette

Entrée des bactéries et interactions avec le cytosquelette

Bactéries pathogènes

Extracellulaires Intracellulaires

toxinesEntrée type zipper type trigger

Multiplication intracellulaireVacuole cytosol

Passage cellule - cellule

Salmonella

Espèce: Salmonella enterica 9 sous-espèces 2500 sérotypes Salmonellose:

– Fièvres typhoides– Gastroentérites

Listéria

Bactéries opportunistes Contamination: chaînes des

aliments Listériose:

– Mots de tête, des méningites, risques d’avortement chez la femme enceinte

Shigella

Entérobactéries proches des E. coli exclusivement humains 4 espèces dont:

– Shigella dysenrereria (dysenterie bacillaire)

Yersinia

Entérotoxinogènes Y. enterocolitica et Y.

pseudotuberculosis: gastroentérites Y. pestis: peste pneumonique et

bubonique

Escherichia coli

Pas toutes entéropathogènes EIEC : virulence comme Shigella ETEC: « Turista »:

– sécrétion de toxines

Mécanisme d’invasion Composition de la flore: résistance à la

compétition entre bactéries de l’intestin et des conditions de l’intestin

Substances microbicides: défensines, mucus,…

Facteurs mécaniques: desquamation, péristaltisme intestinal,…

Passage de la barrière cellulaire Résistance à la réponse immunitaire

(PAM, IgA, cellules)…

Stratégies de translocation de l’intestin

Cellules M Pôle apical Pôle baso-latéral Transcytose des entérocytes Capture par les phagocytes

Stratégies de translocation de l’intestin

Listeria

Cossart and Sansonetti, Science 2004

Entrée Mécanisme actif

Cellules non-phagocytaires : La bactérie « force » la cellule à l’internaliser

Cellules phagocytaires : La cellule « ingère de force » la bactérie

Mécanisme de survie à l’abri de la RI présence de nutriments

Mécanisme d’entrée Adhésion à la surface cellulaire

Rapprochement bactérie-celluleAccés à d’autres composantsInduction d’un signal d’internalisation

InternalisationMécanisme de Type « Zipper »

faible perturbation membranaireMécanisme de Type « Trigger »

forte perturbation membranaire

Molécules impliquées

Entrée type trigger : Salmonella

Notion d’îlot de pathogénicité :Acquisition par transfert horizontal. Une bactérie peut en contenir plusieursSPI-1, SPI-5 = entrée SPI-2, SPI-3, SPI-4 = survie intracellulaire

TypeIII secretion system-invasome

SPI-1 : SipA, SipB, SipC, SptP, IagB, AvrASPI-5 : SopBSopE, SopE2,

Appareil de sécrétion de type III : Système complet, inductible pour injecter des protéines qui sont capables de moduler la réponse de l’hôte (cytosquelette).

Sécrétion des protéines du T3SS-1 Les effecteurs sont stockés en présence de

chaperons dans la bactérie Phase exponentielle : assemblage du T3SS sans

sécrétion Contact cellulaire : secrétions des protéines dans

cytosol de la cellule (ATP)IpaB – récepteur ac. Hyaluronique (CD44) rôle du cholesterol (salmonelle)

Membranes ruffles : actine Retour à la normale : dépolymérisation de l’actine

Régulation du cytosquelette cellulaireRégulation par des cascades de phosphorylation : Dans la forme de

la cellule, la différentiation, l’embryogenèse, la division…

Régulation du cytosquelette cellulaire

Rho GDI

Plasma membrane

Rho

Rho.

.

Rho GDI

Rho GAP

Pi

Rho GDI

Rho GEFGDP

GDP

GTP

GTP

Rho GDI

Plasma membrane

Rho

Rho.

.

Rho GDI

Rho GAP

Pi

Rho GDI

Rho GEFGDP

GDP

GTP

GTP

Rho GDI

Plasma membrane

Rho

Rho.

.

Rho GDI

Rho GAP

Pi

Rho GDI

Rho GEFGDP

GDP

GTP

GTP

L’actine est régulée par - Des Rho GTPases (RhoA, Cdc42, Rac1)- Complexe Arp2/3

Rho GDI

Rho

Rho.

.

Rho GDI

SptP

Pi

Rho GDI

SopEGDP

GDP

GTP

GTP

Rho GDI

Rho

Rho.

.

Rho GDI

SptP

Pi

Rho GDI

SopEGDP

GDP

GTP

GTP

Régulation du cytosquelette d’actine

•Injection

•SopE (GEF): Activation de Rac, Cdc42

•SopB-SopE: Formation du complexeArp2/3

•Nucléation de l’actin:SipC,

•Stabilisation filaments:SipA,

• Membrane ruffles

• Entrée de Salmonella

•SptP : dépolymarisation

Action antagoniste de SopE et de SptP

Expression de SopE dans les cellules

Microinjection de SopE et de SptP dans les cellules

Comment Salmonella peut controler l’action de deux protéines antagonistes ?

Injection à différent temps

Injection en même temps, mais régulation de leurs stabilités

SopE and SptPare translocatedvia the T3SS

SopE directscytoskeletalrearrangementsand is then degradedby the proteosome

SptP GAP activitydeactivates Cdc42 and Rac, restablizingthe cytoskeleton

Cells start to look normaland SptP is degraded by the proteosome

Entrée type zipper Interaction avec les récepteurs,

Clustering signal intracellulaire,

Extension membranaire,

formation d’une vacuole, invagination.

Mécanisme d’entrée de Yersinia

Invasine Récepteur:

intégrines Béta 1 Cascade de

signalisation

Inhibition de la phagocytose: Régulation du cytosquelette d’actine

Actine Contrast de phase

Yop E empêche le recrutement d‘actine induit par invasine

Actine

Contrôle Yop E-YersiniaYop E-Yersinia

10µm

Actine FITC-dextran

10µm

Yop T empêche le recrutement d‘actine induit par invasine

Entrée type zipper : Listeria monocytogenes

La famille des internalines InlA

N ter = 15LRR (leucine rich repeat hélice béta) : impliqué dans l’adhésion ou l’interaction récepteur-ligand

C ter = Leu-Pro-X-Thr-Gly (LPXTG) : liaison covalente avec le peptidoglycane par la Sortase A (41p)

InlB Nter = 8 LRR Cter = pas de LPXTG, pas de domaine hydrophobe tandem de 80 acA (GW-) ligand de l’ac.

lipoteichoique

Entrée InlB – récepteur de l’hepatocyte growth factor (cMet) • Interaction InlB – glycosaminoglycanes

• Extraction de la membr. de InlB?• Rôle du gC1qR ?

• Interaction InlB soluble – cMet• GAG stabilise la liaison à cMet?

• Phosphorylations de cMet Activation de Cdc42/Rac Arp2/3 actin

?

Entrée InlA - Ecadhérine Dimères E cadhérine jonctions

adhérentesInternalisation lors de la prolifération

Interaction LRR-domaine extrac. E cadhérine (proline 16)

Modification de la phosphorylation des et Caténines

Modification de la polymerisation de l’actine

Modification de Myosine VII et Vezatine internalisation

rôle de Rac1, Cdc42, Arp2/3

Passage cellule - cellule

-Mouvement intracellulaire (10-15µm/min.),

- Formation d’une protrusion,

- Echappement dans le cytosol.

- Formation de plages de lyse

Queue d’actine et pathogènes

Bactéries cytosoliques Listeria

monocytogenesShigella flexneriiRickettsiaBurkholderia

pseudomalleiMycobacterium

marinum

VirusVaccinia virus

Mobilité intracellulaire des Listeria : ActA

ActA (639 ac.a) est nécessaire à la mobilité dans le cytosol

ActA est suffisant pour la mobilité de billes de latex en milieu d’extrait cellulaire

ActA est polarisé à la membrane bactérienne

Un mutant ActA - s’échappe de la vacuole, - pousse sous forme de microcolonies, - pas de plage de lyse

Rôle des domaines de ActA

N-terminus binds monomeric actin (discontinuous tail formation) and stimulates Arp2/3 nucleation activity (filament elongation)– KKRKK sequence functions like WASP-binds Arp2/3– KKRKK mutants have ActA-null phenotype– Also has WASP-like acidic region

Proline-rich domain binds Ena/VASP (which binds profilin and F-actin_

ActA amino-terminal domain (aa 30-263) is essential for actin polymerization in cytosol, and is sufficient if anchored to particle

ActA 30-263 does not directly interact with actin; Arp2/3 is required

Rho GTPase independent

Actin, Arp2/3, capping protein (cp), ADF/cofilin, et profilin sont suffisant pour former des queues d’actine en milieu extracellulaire et permettre le mouvement des Listeria in vitro

Nature (1999) 401: 542

Escherichia coli

E. Coli enteropathogène EPEC

EPEC = E. coli responsable de la diarrhées du nouveau né Perte des villosités, formation d’un piédestal

E. Coli enteropathogène EPEC

Attachement via flagelle et pili de type IV

Attaching and effacing E. coli EPEC Attachement via flagelle et pili de type IV Rôle majeur du LEE (chromosomique)

35.5kb, 41 gènes = T3SS

EPEC EHEC

Mécanismes d’action du LEE Injection de EspB, D

Formation du translocon Injection par le T3SS des EspG, F

Apoptose des mitochondries Modification des cytokératines cellulaires

Injection de Map Activation de Cdc42 Destruction des jonctions serrées

Injection de Tir Expression de Tir à la membrane Contact Tir-intimin Phosphorylation de Tir Recrutement de Nck →Cdc42→ N-Wasp→Arp2/3 → actin

Conclusion Dialogue moléculaire entre la bactérie et la cellule Interaction bactérie-cellule = vue réductionniste Prendre en compte la réponse de l’hôte

(immunité, physiologie, génétique) Rôle des autres bactéries de l’intestin

(commensales, pathogènes)

Compréhension de la biologie cellulaire Développement de vaccins vivants atténués