M2 Microbiologie fondamentale et appliquée La variation de phases chez Haemophilus influenzae : un mécanisme influant sur la virulence Xavier Lecomte Virginie Dufour M2 Microbiologie fondamentale et appliquée

Haemophilus influenzae : généralités Gram – γ protéobactérie Naturellement présente dans les voies respiratoires Majeure cause de méningites chez les jeunes enfants Premier génome séquencé en 1995

Lipopolysaccharide = LPS

Rappels immunologie TLR : Toll-like Receptor, exprimés surtout par cellules phagocytaires (macrophages, cellules dendritiques…) Reconnaissances motifs généraux des bactéries, pas de spécificité d’espèce Déclenchent la réponse inflammatoire Reconnaissent le LPS

Rappels immunologie Le complément : ensemble de molécules du sérum Rôles : - activation réponse inflammatoire - opsonisation (aide à la phagocytose) - lyse des bactéries (Complexe d’attaque membranaire = CAM ou MAC) 3 voies d’activation : classique (nécessite anticorps), alterne (reconnaît le LPS), et lectine.

Le complexe d’attaque membranaire

Le LPS chez H. influenzae Lipooligosaccharide (LOS) : pas d’antigène O classique, mais synthèse semblable Oligosaccharides ramifiés, au niveau du « core » Décorations possibles (ex : phosphocholine) Extrêmement variable selon les souches Rôle majeur dans l’infection et la virulence

Le LPS chez H. influenzae Hood, 2004

Biosynthèse du LPS : de nombreux gènes KEGG Pathways

KEGG Pathways

Variations du LPS : exemple de ChoP Variation de phase = changement de cadre de lecture à cause répétitions (ici 5’CAAT3’) Choline phosphotransférase ~ choline kinase eucaryote ChoP codée par lic1A Phosphocholine : liée aux heptoses et KDO dans le “core” du LPS Variation de phase de lic1A = ChoP + ou ChoP -

Mécanisme de variation de phases Belkum, 1998

Effets de la variation de phase ex : orf1 du locus lic3 (acide sialique) +1 SD=RBS ATG +1 (CAAT)n Protéine fonctionnelle lic3-orf1 Stop T +1 SD=RBS ATG +2 (CAAT)n T Protéine tronquée lic3-orf1 Stop Stop +1 SD=RBS ATG +2 (CAAT)n-1 Protéine fonctionnelle lic3-orf1 T +1 SD=RBS (CAAT)n T Pas de traduction +3 : Pas ATG

ChoP et virulence ChoP+ : meilleure capacité d’infection des voies respiratoires  adhésion aux cellules épithéliales MAIS : sensibilité accrue au complément  C-Response Protein (humaine), se fixe à la phosphocholine et active la voie classique du complément Donc « shift » ChoP+ / ChoP- durant l’infection  Au début, ChoP+ = adhésion  Ensuite, dissémination = ChoP- sélectionnés pour résistance au complément (sérum)

Humphries, 2002 WT Tjs ChoP+ ChoP mutée

Autres décorations impliquées dans la virulence Décorations et gènes impliqués dans leur fixation : Acide sialique : lic3A – Augmente résistance complément en mimant structures de l’hôte ? masque épitopes LPS ? Permet accès aux récepteurs de l’hôte ? Formation biofilm ? Digalactoside : lic2A et lgtC – Mime épitopes de l’hôte : camouflage aux Ac et complément O-acétylation : oafA – Résistance complément ??? Ces gènes sont également soumis à la variation de phase

Schweda, 2007

Weiser, 2000, Trends in microbiology, Vol 8 n°10

Autres gènes de H. influenzae de virulence soumis à variation de phase lic1A, lic2A, lic3A, lgtC, lex2A régulés traductionnellement comme l’exemple Cas de hifA/B (synthèse fimbriae) : régulation transcriptionnelle  les répétitions TA sont situées entre la boîte -35 et la boîte -10 (modifie le spacer) Autres gènes de virulences soumis à variation de phases : métabolisme du fer, et adhérence aux cellules hôtes

Conclusion… Décorations du LPS : virulence et cible du système immunitaire Modifications : variation de phase pour les gènes les + importants dans la virulence Grande diversité des LPS  échappement immunitaire et virulence Variation de phase = variation de phénotype selon les étapes d’infection

Perspectives Biosynthèse LPS : très complexe et encore mal connue Rôle de chaque modification dans la virulence à déterminer Existe-t-il une régulation de la transition de phase ? Haemophilus influenzae bien connu aujourd’hui : bon modèle d’étude de la transition de phase pour la synthèse du LPS

Références Travaux de JN Weiser et al. Schwedaa, et al., International Journal of Medical Microbiology 297 (2007) 297–306 Derek Hood. et al. J. Bact., Nov. 2004, p. 7429–7439 Vol. 186, No. 21 Alex Van Belkum et al. Microbiology and molecular biology reviews, June 1998, p. 275–293 Vol. 62, No. 2 Holly E. Humphries et al., FEMS Immunology and Medical Microbiology 34 (2002) 221^230 Recherche internet KEGG Pathways Références