COUSIN Fabien KERGOURLAY Gilles. 19 octobre de l hôte par les. Master 2 MFA Responsable : UE Incidence des paramètres environnementaux

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1 COUSIN Fabien KERGOURLAY Gilles 19 octobre 2007 Inhibition des défenses de l hôte par les bactéries pathogènes Master 2 MFA Responsable : UE Incidence des paramètres environnementaux Gwennola ERMEL

2 I Détection des pathogènes par le système immunitaire II Présentation du système d exportation de type III (TTSS) III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.1 Présentation du genre Yersinia II.2 Invasion cellulaire II.3 Les protéines effectrices IV Exemple de pathogène végétal : Pseudomonas syringae V Autres exemples

3 I Détection des pathogènes par le système immunitaire Comparaison mammifère/plante de la reconnaissance d un pathogène bactérien Mammifère Plante Motif reconnu Pathogen-Associated Molecular Pattern PAMPs LPS Protéines de choc froid Flagelline Récepteur extracellulaire Toll-Like Récepteur TLR Receptor-Like Kinase RLK Récepteur intracellulaire Nucleotide binding Oligomerization Domain NOD Protéines R Réponses engendrées Réponse innée Réponse hypersensible

4 I Détection des pathogènes par le système immunitaire Récepteurs de reconnaissance des molécules bactériennes par les mammifères et les plantes

5 I Détection des pathogènes par le système immunitaire Détection d un pathogène Cascades de réaction via les MAP Kinases Activation des facteurs de transcription Mammifère Facteur de transcription NF-κB Plante Facteurs de transcription WRKY Réponse immunitaire

6 II Présentation du système d exportation de type III (TTSS) Appelé également injectisome Libération de protéines effectrices à l intérieur de la cellule hôte Structure complexe 20 gènes dont 9 gènes avec forte similarité entre les bactéries possédant un TTSS Exemples de TTSS Gènes ysc chez Yersinia Gènes hrp chez Pseudomonas

7 II Présentation du système d exportation de type III (TTSS) Synthèse et exportation des protéines effectrices

8 II Présentation du système d exportation de type III (TTSS) Régulation du TTSS : Facteurs environnementaux : - Température - Calcium, fer - Osmolarité - Phase de croissance - Tension en oxygène - Densité cellulaire - ph - Contact avec l hôte Activation complète de l expression du TTSS Ouverture du TTSS Régulateurs - Système à 2 composants - Protéines de liaison à l ARN - Quorum Sensing - Facteurs alternatifs σ

9 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.1 Présentation du genre Yersinia Le genre Yersinia : Bacille Gram Immobile Non sporulant Famille des Entérobactéries Une dizaine d espèces dont 3 pathogènes : - Yersinia pestis - Yersinia enterocolitica - Yersinia pseudotuberculosis

10 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.2 Invasion cellulaire Voie principale via les cellules M Mécanisme d entrée par «zippering» Liaison de haute affinité Protéine membranaire bactérienne Invasine (Inv) Récepteur transmembranaire eucaryote Intégrine β1 Translocation au niveau du dôme Zone riche en cellules phagocytaires (macrophages, cellules dendritiques)

11 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices Protéines effectrices = YOP (Yersinia Outer Protein) 6 YOPs chez Yersinia pestis Gènes de virulence sur 3 plasmides chez Yersinia pestis - Plasmide pcd (70 kb) Virulence - Plasmide ppcp (9,5 kb) Transmission inter individuelle - Plasmide pmt (100 kb) Résistance à la phagocytose Plasmide pcd1 de Yersinia pestis

12 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP B, YOP D Formation du pore (1,2 à 3,5 nm) au niveau de la membrane eucaryote Régions hydrophobes Participation de LcrV Injectisome de Yersinia pestis

13 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o LcrV Formation du pore au niveau de la membrane eucaryote Détermine la taille du pore (1,2 à 3,5 nm) Stimulation de la production d IL-10 par les macrophages via la voie des TLR2 Cytokine anti-inflammatoire TNF-α et IFN-γ

14 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP H (468 aa) Tyrosine phosphatase Inhibition de l activation de la réponse immunitaire Inhibition de l activation de la GTPase Prévention de l activation des lymphocytes T et B Inhibition de la phagocytose Déphosphorylation des protéines d adhésion des cellules phagocytaires Inhibition de la sécrétion de chimioattracteurs produits par les macrophages Inhibition de la dégranulation des neutrophiles Blocage de la voie de signalisation du Ca 2+

15 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP E (219 aa) GTPase activating protein Activité anti-phagocytaire Inhibition de la polymérisation de l actine via l inactivation des GTPases de la famille rho Changement de conformation des rho GTPases par insertion d un résidu arginine au niveau du site catalytique Inhibition de la réponse inflammatoire Inhibition de la maturation de signaux de transduction produit par les macrophages

16 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP M (409 aa) Leucine-rich protein Formation d un cylindre avec 4 monomères Hypothétique régulation de gènes Action au niveau du noyau Hypothétique régulation de fonctions cellulaires Action en complexe avec 2 kinase cytoplasmiques Rôle hypothétique dans la réduction des cellules NK Mutation x la virulence

17 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP J (288 aa) Cystéine protéase Inhibition de la réponse immunitaire Inhibition des voies cellulaires des MAPK et NF-κB Liaison avec kinases et contrôle de l ubiquitination Induction de l apoptose des macrophages et cellules dendritiques Activation de caspases Inhibition de l activation de NF-κB Inhibition de l activation de la réponse adaptative

18 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP O (730 aa) Sérine thréonine kinase Activité anti-phagocytaire Inhibition de la polymérisation de l actine via l inactivation des GTPases de la famille rho

19 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices o YOP T (322 aa) Cystéine protéase Activité anti-phagocytaire Inhibition de la polymérisation de l actine via l inactivation GTPases de la famille rho des Coupure au niveau de la liaison entre la membrane cytoplasmique et la GTPase

20 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices Mécanismes d action des YOPs

21 III Exemple de pathogène animal : Yersinia sp. II.3 Les protéines effectrices Rétrocontrôle de la régulation des YOPs

22 IV Exemple de pathogène végétal : Pseudomonas syringae Protéines homologues à celles de Yersinia : TTSS : Corps basal : gènes hrc Injectisome : gènes hrp Protéines effectrices : Protéines Avr Protéines Hop

23 IV Exemple de pathogène végétal : Pseudomonas syringae Hypothèses des fonctions des protéines effectrices : Inhibition de la Réponse Hypersensible (HR) Action sur les enzymes de production d espèces réactives? (H ) Inhibition de la Réponse Acquise Systémique (SAR) Inhibition de la voie de l acide salicylique? - Inhibition de la nécrose autour de l infection? - Diminution de la synthèse des protéines de défense (PR) Relargage de composés à l extérieur Recrutement de nouvelles cellules bactériennes? Intensification de l invasion?

24 IV Exemple de pathogène végétal : Pseudomonas syringae Schéma du TTSS de Pseudomonas syringae

25 V Autres exemples Autres pathogènes de mammifères ayant un TTSS : - Salmonella typhimurium - Pseudomonas aeruginosa - Escherichia coli Autres pathogènes de plante ayant un TTSS : - Erwinia amylovora - Xanthomonas campestris Utilisé lors de l invasion cellulaire ou pour inhiber la défense de l hôte Présence de 2 TTSS chez certaines bactéries pathogènes d animaux Ex : Salmonella typhimurium

26 Merci de votre attention!!

27 B I B L I O G R A P H I E Collmer A., Lindenberg M., Petnicki-Ocwieja T., Schneider DJ., Alfano JR. Genomic mining type III secretion system effectors in Pseudomonas syringae yields new picks for all TTSS prospectors. TRENDS in Microbiology Vol.10 No.10 October Espinosa A., Alfano JR. Disabling surveillance: bacterial type III secretion system effectors that suppress innate immunity. Cellular Microbiology (2004) 6(11), He SY., Nomura K., Whittam TS. Type III protein secretion mechanism in mammalian and plant pathogens. Biochimica et Biophysica Acta 1694 (2004) Lahaye T., Bonas U. Molecular secrets of bacterial type III effector proteins. TRENDS in Plant Science Vol.6 No.10 October Sansonetti P. Aspects modernes de la guerre des bactéries intestinales. Masson, Paris, Viboud GI., Bliska JB. Yersinia Outer Proteins: Role in Modulation of Host Cell Signaling Responses and Pathogenesis. Annu. Rev. Microbiol :69 89.

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