Bactéries à développement intra-cellulaire : modèle Coxiella burnetii et Legionella

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1 Bactéries à développement intra-cellulaire : modèle Coxiella burnetii et Legionella Master M1 S2Physiopathologie des Maladies Infectieuses Benoît Jaulhac Laboratoire de Bactériologie Faculté de Médecine de Strasbourg Bactérie à Gram (-) intra-cellulaire facultatif Très nombreuses espèces bactérie aquatique très fréquente, eaux d adduction multiplication entre 20 et 48 C, tuée à 65 C Responsable de la maladie des Légionnaires Pneumopathie fébrile extensive Mortalité importante, sujets fragiles Bactérie se multiplie dans les macrophages alvéolaires + 1

2 Bactérie à Gram (-) intra-cellulaire obligatoire Apparenté aux Rickettsia de croissance lente mais différences ++ : mode de transmission (non liée à un arthropode), résistance aux facteurs environnementaux (pression osmotique, U.V., température) Phase I = infection chronique (hôte infecté et vecteur) Phase II = infection aigue (hôte infecté) Zoonose mondiale (5 continents, > 59 pays) : Agent classé bioterrorisme -> laboratoire de sécurité Atteint un spectre très large d animaux domestiques et sauvages, bétail +++ Cycle animal sauvage cycle animal domestique Animal sauvage animal domestique (transmission liée aux tiques? Peu de signes cliniques chez les animaux : rôle dans la dissémination +++ épidémiologie animale incertaine 2

3 Agent de la fièvre Q (humaine) : Gravité variable : asymptomatique à sévère Fièvre, pneumopathie, endocardite, hépatite Transmission humaine : Bactérie infectieuse +++ : dose infectieuse 1 bactérie Transmission à l homme par lait, urine, selles, produits d accouchement Pathogénie centrée sur la capacité de la bactérie à survivre dans une vacuole de phagocytose 3

4 Transmission humaine : Résistance +++ dans l environnement ( 5 mois) : forme «Small Cell Variant (SCV)» Small Cell Variant : forme extra-cellulaire, peu active métaboliquement, non réplicative, forme de résistance et de contamination Large Cell Variant : forme intra-cellulaire, métaboliquement active, forme de réplication Dessication aérosols infectés inhalation SCV Après internalisation cellulaire : Fusion des petites vacuoles en une seule vacuole : Small Cell Variant Large Cell Variant 4

5 Internalisation cellulaire de C.b. : Elément +++ de la virulence de Coxiella Grand nombre de types cellulaires : Vero, Hela, CHO, HEL, Monocytes/Macrophages Internalisation cellulaire (sur cellules Vero) : 48h : phagolysosome 6 jours -> «Coxiella replicative vacuole» 5

6 Adhérence de Coxiella et internalisation : Stimulation de la différenciation cellulaire : C.b. Phase I > Phase II Adhésion Coxiella phase I aux macrophages -> activation Tyr kinase -> réorganisation cytosquelette d actine -> protusions membranaires au niveau du site d attachement -> liaison aux intégrines -> formation du Coxiella-phagagosome Adhérence de Coxiella et internalisation : Phase II : pas de réorganisation du cytosquelette -> liaison au CR3 -> Elimination C.b 6

7 Maturation du phagososme de Coxiella Après internalisation de Cb, fusion Cb-phagosome (rôle de GTPases Rab) avec lysosomes (cathepsin D, phosphatase acide) retardée ++ (de 15 min à 2 h) Protéine Rab5 impliquée dans «early endosome» : formation vésicules, mobilité endosome Rab5 ++ dans devenir intra-cytoplasmique (Salmonella, M. tuberculosis) Protéine Rab7 impliquée dans «late endosome» et la dégradation : aggrégation+fusion avec lysos. périnucléaires 7

8 Maturation du phagososme de Coxiella Fusion phagosome-lysosomes retardée ++ (15 min -> 2 h) Due à une activation de la voie autophagique précoce phagosome+cb (marqueur autophagosome LC 3 dès 5 min) -> abaissement du ph phagosome mais multiplication Coxiella - > infection ++ phagosome Autophagie = élimination composants cytosol âgés + remodelage cellulaire et différenciation Autophagosome : rôle de GTPase Rab7 ++ Coxiella : autophagosome favorisé par passage SCV -> LCV Système Dot/Icm : (Defective organelle traffic/intra cell multiplication) Système de secrétion de type IV (conjugaison) Présence chez C.b. de 80% des 27 genes existant chez Legionella Indispensable à l inhibition de la fusion phagosome tardif/ lysosome chez Legionella Rôle chez C. burnetii? 8

9 Après fusion phagosome-lysososme : Survie de Coxiella burnetii dans une vacuole acide à ph 4,5. Cette présence de Coxiella burnetii à ph acide diminue par ailleurs l efficacité des antibiotiques -> problèmes thérapeutiques Elément ++ de la virulence-persistence de Coxiella Rôle de l IFN-γ : Contrôle la charge en Coxiella burnetii Permet le recrutement de la GTPase Rab 7 recrutement des lysosomes (Cathepsine D) et la maturation finale du phagolysosome Induit la secrétion de TNF-α apoptose des monocytes infectés : pas d élimination de Cb mais pas de multiplication Immunodéficience : rôle majeur dans les formes chroniques de la fièvre Q 9

10 Rôle de Cb mip (Cb Macrophage infectivity potentiator) Existe chez Legionella et Chlamydia trachomatis Peptidyl-propyl isomerase Rôle au stade initial de l infection cellulaire Rôle de P 1 : Porine de Cb, proche MOMP de C. trachomatis Activité différente en fonction du ph : ph acide = blocage de la porine 10

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12 Après inhalation : Fixation du Cplt sur les OMP -> phagocytose -> formation de Legionella containing vacuoles (LCV) Legionella module la maturation des LCV : -> échappement à la voie lysosomiale GTPAse Rab1 -> GTPase ARF1 - fusion LCV-vésicules du RE Acquisition par LCV de protéines du RE -> multiplication Legionella Activation de Rab1 sous la dépendance du système Dot-Icm: DrrA (SidM) se fixe à LCV -> active Rab1 en GDP-Rab1 Fixation à LCV Action synergique Drra avec LidA -> Rab1 activé RalF active ARF1 Désactivation de Rab1 par LepB Mutants Legionella DrrA (-) ou RalF (-) survivent néanmoins dans les macrophages -> système redondant Legionella retarde la formation de l autophagolysosome -> multiplication pdt ce temps 12

13 Possibilité pour Legionella de se multiplier en intracellulaire dans des vacuoles à ph acide -> possible double voie intracellulaire 13