Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Génétique des Bactéries Intracellulaires


Responsable : POPOFF Michel Y. (mypof@pasteur.fr)

Résumé du rapport

La thématique de l'unité est centrée sur l'étude des facteurs de virulence des Salmonella. Nos recherches portent sur le système d'invasion de S. typhi et sur le régulon rpoS de S. typhimurium.

Abstract

The laboratory conducts research on Salmonella pathogenesis. Our interests center on entry of S. typhi into epithelial cells and on the rpoS regulon of S. typhimurium.

Texte du rapport

Le système d'invasion de S. typhi

(Michel Y Popoff)

S. typhi, bactérie strictement adaptée à l'homme, est l'agent de la fièvre typhoïde. La première étape dans la mise en place de ce processus infectieux est l'entrée des bactéries dans les cellules épithéliales au niveau de la région iléale. L'expression de ce phénotype, qui nécessite la sécrétio des protéines Sip par l'appareil de sécrétion Inv-Spa-Prg, est contrôlée par le régulateur IagA. Après avoir franchi la muqueuse intestinale, les bacilles typhiques envahissent les ganglions drainants et, à partir de foyers spléniques et hépatiques, engendrent une infection généralisée. La dissémination systémique des bactéries est alors fortement favorisée par la présence de l'antigène Vi, un polysaccharide capsulaire spécifique de S. typhi. Les gènes chromosomiques codant pour les protéines impliquées dans la biosynthèse de l'antigène Vi sont regroupés au locus viaB. Nous avons montré que le système à deux composants RcsB-RcsC et la protéine TviA, codée par le locus viaB, régulaient de manière coordonée la sécrétion des protéines Sip et l'expression de l'antigène Vi en fonction de l'osmolarité. En condition de faible osmolarité, équivalente à 50 mM NaCl, le régulateur RcsB en association avec la protéine TviA réprime la transcription du gène iagA, et par voie de conséquence celle des gènes requis pour l'entrée, et active celle des gènes impliqués dans la biosynthèse de l'antigène Vi. La présence du polysaccharide capsulaire Vi prévient la sécrétion de la faible quantité de protéines Sip synthétisées. En condition de forte osmolarité, équivalente à 300 mM NaCl, l'antigène Vi n'est plus exprimé et la transcription des gènes requis pour l'entrée n'est plus réprimée. Les protéines Sip sont alors sécrétées en quantité importante. Corrélativement, la capacité de S. typhi à entrer dans les cellules HeLa est fortement augmentée lorsque les bactéries sont cultivées en milieu à forte osmolarité. L'ensemble de ces résultats pourrait refléter la réponse adaptative de S. typhi aux divers microenvironnements rencontrés chez l'hôte durant l'infection.

Régulon rpoS et plasmide de virulence des Salmonella

(Françoise Norel)

Les Salmonella sont à l'origine d'infections dont les formes cliniques varient en fonction du sérotype, de l'hôte infecté et de son statut immunitaire. S. typhimurium, l'une des causes principales de toxi-infections alimentaires chez l'homme, est également responsable d'infections systémiques graves chez des sujets dont le statut immunitaire est déficient ainsi que chez plusieurs espèces animales, sauvages ou domestiques. L'infection systémique provoquée par S. typhimurium chez la souris (typhoïde murine) est généralement utilisée comme modèle expérimental pour l'étude de la fièvre typhoïde induite par S.typhi chez l'homme. Le gène rpoS, qui code pour le facteur sigma sS, contrôle la capacité de nombreuses bactéries, dont Escherichia coli et Salmonella, à développer une résistance généralisée au stress. Il contribue également à la survie bactérienne en phase stationnaire de croissance. Enfin, RpoS joue un rôle majeur dans la virulence de Salmonella dans le modèle murin. Deux éléments contribuent à l'avirulence d'un mutant rpoS de S. typhimurium. Premièrement, une diminution de l'expression des gènes de virulence plasmidiques spvRABCD est responsable, au moins en grande partie, de l'incapacité d'un mutant rpoS à se multiplier efficacement dans la rate et le foie des animaux infectés. Le contrôle médié par RpoS sur l'expression des gènes spv a pour cible principale le gène régulateur spvR, dont l'expression est réprimée par la protéine de type histone, H-NS. Deuxièmement, rpoS contrôle l'expression de gènes chromosomiques, non encore identifiés, impliqués dans la colonisation des plaques de Peyer et dans la persistance de Salmonella dans la rate. Nous avons montré que deux souches de S. typhi, le vaccin vivant commercialisé Ty21a et la souche ³sauvage ³ Ty2 utilisée pour la construction des nouveaux candidats vaccins antityphoïdiques chez l'homme, sont des mutants rpoS. Cette observation nous a conduit à évaluer le potentiel vaccinal de mutants rpoS dans le modèle murin. Des souris BALB/c, vaccinées par voie orale avec les mutants rpoS de S. typhimurium et de S. dublin, développent un niveau de résistance élevé à l'infection orale provoquée par la souche sauvage du sérotype correspondant. Par ailleurs, une mutation rpoS renforce l'atténuation des souches vaccinales aroA de S. typhimurium chez la souris BALB/c et chez la souris BALB/c nude. Les mutants rpoS aroA conservent néanmoins un potentiel vaccinal important chez la souris BALB/c vaccinée par voie orale ou intrapéritonéale. Ces résultats suggèrent que l'utilisation d'une mutation rpoS dans la conception d'un vaccin Salmonella vivant, à usage humain ou vétérinaire, mérite d'être envisagée. Nous avons récemment entrepris une recherche systématique des gènes appartenant au régulon rpoS chez S. typhimurium. La caractérisation des gènes correspondants et de leurs mécanismes d'expression pourrait nous conduire à identifier de nouveaux facteurs impliqués dans la résistance au stress, la vie bactérienne en phase stationnaire de croissance et la virulence de Salmonella. A plus long terme, ces études pourraient permettre de mieux appréhender la survie de ce pathogène dans l'environnement inerte ou biologique et de définir de nouvelles cibles pour des agents anti-bactériens.

Centre Collaborateur de l'OMS pour les Salmonella

(Michel Y. Popoff)

Le Centre Collaborateur de l'OMS pour les Salmonella joue, au niveau international, un rôle indispensable en tant que correspondant des Centres Nationaux de Référence des pays membres de l'OMS pour la caractérisation et la description des nouveaux sérotypes de Salmonella. C'est également de lui que dépend, sur le plan mondial, la constitution et l'entretien de la collection complète des souches de références de Salmonella. Il réactualise, publie et diffuse tous les 4 ans le schéma de Kauffmann-White-Le Minor, ainsi qu'un ³guide² pour la fabrication des immunsérums nécessaires au fonctionnement des Centres Nationaux de Référence auxquels il fournit les souches de référence pour leur production et leur contrôle.

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

ONDET Maxence

Chercheurs de l'unité

NOREL Françoise, IP
POPOFF Michel Y., IP

Stagiaires de l'unité

ARRICAU Nathalie, Thèse
LABRUDE Séverine, DEA
TEDIN Karsten, Post-doc

Autre personnel de l'unité

BEAUD Roselyne, IP
COYNAULT Colette, IP
ECOBICHON Chantal, IP
HERMANT Daniel, IP
ROBBE-SAULE Véronique, IP

Publications de l'unité

POPOFF, M.Y., BOCKEMÜHL, J., HICKMAN-BRENNER, F.W. 1998. Supplement 1997 (n°41) to the Kauffmann-White scheme. Res. Microbiol., 149, 601-604.

ARRICAU, N., HERMANT, D., WAXIN, H., ECOBICHON, C., DUFFEY, P.S., POPOFF, M.Y. 1998. The RcsB-RcsC regulatory system of Salmonella typhi differentially modulates the expression of invasion proteins, flagellin and Vi antigen in response to osmolarity. Mol. Microbiol., 29, 835-850.

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