Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Pathogénie Bactérienne des Muqueuses


Responsable : LABIGNE Agnès (alabigne@pasteur.fr)

Résumé du rapport

Deux thématiques sont développées dans l'Unité qui ont pour dénominateur commun l'étude du pouvoir pathogène de bactéries des muqueuses : les bactéries du genre Helicobacter qui colonisent la muqueuse gastrique et qui sont impliquées dans la genèse des pathologies gastro-duodénales inflammatoires (gastrites chroniques, ulcères peptiques, atrophie gastrique et cancer gastrique) et les Escherichia coli pathogènes colonisant du fait de leurs propriétés d'adhésion les muqueuses intestinale et urinaire. L'activité concernant les bactéries du genre Helicobacter s'organise autour de deux grands axes : une recherche fondamentale qui se fixe pour objectif de comprendre les mécanismes qui permettent à la bactérie de survivre, de coloniser, de persister et de générer des lésions. Une recherche plus appliquée avec des enjeux épidémiologiques, thérapeutiques et préventifs. L'activité relative aux Escherichia coli concerne l'étude des facteurs d'adhésion associés aux Escherichia coli pathogènes et en particulier l'étude d'une famille d'adhésines codées par les opérons "afa" (adhésines afimbrillées).

Abstract

The research projects of the Unit concern the study of bacterial pathogens which colonize the gastric or intestinal mucosa. This includes investigations on Helicobacter spp. that specifically colonize the gastric mucosa, and that are associated with the genesis of gastroduodenal diseases such as chronic gastritis, peptic ulcer, gastric atrophy, and gastric cancer in humans. The other research project with the Unit involves the study of pathogenic Escherichia coli that colonize intestinal and urinary tract mucosa, and that are associated with diarrhea and urinary tract infections. the major objectives being pursued in the area of Helicobacter research are: i)the identification of properties and mechanisms that allow the bacteria to survive, colonize, persist and induce lesions, as well as to better understand the metabolism of these bacteria; ii) to develop molecular approaches for epidemiological, therapeutic and prophylactic studies. In the case of E. coli, the principal aims are to determine the distribution of different adhesion systems among clinical isolates, and to characterize at the genetic, molecular and cellular levels, the afimbrial adhesin systems (afa) en enteroadherent E. coli strains.

Texte du rapport

Etude des bactéries du genre Helicobacter (Agnès Labigne)

Helicobacter pylori est, rappelons-le, une bactérie impliquée dans la genèse des maladies inflammatoires gastro-duodénales. Elle est l'agent étiologique des gastrites chroniques antrales, mais elle est aussi responsable de l'évolution de ces gastrites chroniques vers la maladie ulcéreuse et l'atrophie gastrique, précurseur des adénocarcinomes. La prévalence des infections à H. pylori est extrêmement importante puisqu'elle atteint 30 % de la population dans les pays industrialisés et 80 à 95 % dans les pays en voie de développement. C'est très probablement l'infection bactérienne la plus répandue à la surface du globe et les pathologies sévères qu'elle induit constituent un enjeu économique de première importance : rappelons que 10 % de la population dans nos pays souffrent d'ulcères peptiques, et que les cancers gastriques ont le triste privilège d'occuper le deuxième rang en terme de prévalence à l'échelle de la planète.

Notre activité s'organise donc autour de ce thème selon plusieurs grands axes : A) Une recherche fondamentale qui se fixe pour objectif de comprendre les mécanismes qui permettent à H. pylori de survivre, de coloniser, de persister et de générer des lésions (étude du pouvoir pathogène), mais aussi de tenter de comprendre le métabolisme de cette bactérie.

B)      Une recherche plus appliquée avec des enjeux épidémiologiques (étude du mode de transmission des souches impliquant pour cela de pouvoir les typer), des enjeux cliniques (pouvoir distinguer une souche d'une autre dans le cadre d'un suivi thérapeutique), des enjeux de diagnostic (sérologie, amplification génique, test respiratoire à l'urée marquée), mais surtout des enjeux thérapeutiques et préventifs. C'est l'ensemble de ces activités qui est développées dans l'Unité.
        Au cours des années passées, nous avons étudié les propriétés bactériennes impliquées dans la survie et la colonisation de la muqueuse gastrique et, en particulier, nous avons identifié et cloné les gènes impliqués dans l'expression de l'uréase, une métallo-enzyme à nickel, indispensable à la colonisation, et un certain nombre de gènes impliqués dans la mobilité (flaA, flaB, flbA) ainsi que les gènes (hspA et hspB) codant pour les protéines homologues de GroES et GroEL de E. coli. Des outils génétiques ont été développés dans le laboratoire qui permettent de réaliser des échanges alléliques chez H. pylori et d'inactiver précisément les gènes identifiés. Un modèle animal (modèle de la souris colonisée par Helicobacter felis) a été rendu fonctionnel au laboratoire et a permis ultérieurement les études de protection qui ont été développées en utilisant les sous-unités uréasiques recombinantes tout d'abord puis les protéines HspA et HspB comme antigènes vaccinants. Enfin, la purification massive de ces différents antigènes (UreA, UreB, HspA, HspB) a permis d'étudier pour chacun d'eux leurs propriétés immunogènes au cours de l'infection chez l'homme de façon à évaluer leur utilité dans une approche de diagnostic sérologique.

        Au cours de l'année, plusieurs thématiques développées l'an passé ont été poursuivies (1, 2, 4, 5, 10) et d'autres initiées (3, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13).

1 - Etude du modèle souris pour l'identification des gènes essentiels à la survie de Helicobacter pylori in vivo (J. - M. Thiberge, S. Fortier et R. Ferrero en collaboration avec M. Huerre) 2 - Etude de la réponse immunitaire dans l'infection expérimentale de la souris (F. Radcliff et R. Ferrero en collaboration avec P. Ave et M. Huerre) 3 - Etude de la résistance au metronidazole chez la souris infectée par SS1 (P. Jenks et R. Ferrero) 4 - Rôle de la protéine UreI codée par l'opéron uréasique (S. Skouloubris et H. de Reuse) 5 - Identification des gènes responsables de la dégradation des amides aliphatiques (S. Skouloubris et H. de Reuse) 6 - Rôle répresseur de HspR dans l'expression des gènes codant pour les protéines HspA, HspB et DnaK de H. pylori (S. Fortier, S. Skouloubris et C. Chevalier) 7 - Mise en évidence d'un répresseur homologue à la protéine NikR de E. coli chez H. pylori (M. Contreras de Camacho en collaboration avec M. A. Mandrand, INSA Lyon) 8 - Rôle de la Gamma-Glutamyl-Transpeptidase chez H. pylori (C. Chevalier et J.-M. Thiberge) 9 - Mutagenèse au hasard chez H. pylori et mutagenèse ciblée des phases ouvertes orphelines du génome de H. pylori (P. Jenks et S. Fortier) 10 - Exploration de la séquence génomique de H. pylori (A. Vanet en collaboration avec M.-F. Sagot du service d'Informatique Scientifique) 11 - Distribution de l'îlot de pathogénicité cag au sein des souches cliniques (P. Jenks) 12 - Suivi épidémiologique moléculaire de l'infection à H. pylori chez l'enfant (C. Chevalier en collaboration avec J. Raymond de l'Hôpital St Vincent de Paul)

Etude des propriétés d'adhésion des Escherichia coli pathogènes (Chantal Le Bouguenec)

        L'équipe étudie principalement les propriétés des souches des Escherichia coli, adhérentes, exprimant une adhésine AFA, c'est-à-dire des souches produisant des adhésines non associées à des structures fimbriées. Rappelons que ce type d'adhésine AFA, dont la biogenèse est médiée par un opéron présent soit sur le chromosome des bactéries, soit sur de grands plasmides, est retrouvé chez des souches de E. coli pathogènes pour l'homme : souches uropathogènes (12 %) et souches entéroadhérentes retrouvées chez l'enfant en association avec des diarrhées aqueuses (22 % en Nouvelle-Calédonie). Des études récentes viennent de permettre de caractériser des opérons de la même famille dans des souches pathogènes pour l'animal : souches associées à des septicémies et des infections des organes internes chez les jeunes veaux. Une autre des caractéristiques des opérons afa codant les adhésines nonfrimbrées Afa est l'existence d'une très grande conservation au niveau ADN et protéique des fonctions participant à la biogénèse des structures non fimbriées  requises pour l'adhésion (plate-forme d'ancrage, chaperone périplasmique, protéines de régulation) mais une très grande hétérogénéité des gènes (afaE) exprimant les adhésines (AfaE) ; c'est ainsi, qu'à l'heure actuelle, la famille des adhésines Afa s'élargit, puisque l'on retrouve dans des souches associées à des infections humaines essentiellement les adhésines AfaE-I, AfaE-III, et AfaE-V et que des opérons apparentés mais codant pour des adhésines différentes sont retrouvés dans des souches de E. coli d'origine animale en association avec des septicémies chez le veau et le porcelet.
        Enfin, les années précédentes, il a été montré que, de façon tout à fait inattendue, une des phases ouvertes (afaD) d'un des opérons afa  (afa-III ) codait pour une invasine, responsable après une étape initiale d'adhésion, médiée par l'adhésine AfaE, de l'internalisation de la bactérie dans la cellule épithéliale.

        Les sujets de recherche développés par l'équipe s'inscrivent dans les thématiques suivantes :
1)      L'étude de l'interaction des souches AFA avec les cellules épithéliales indifférenciées (type HeLa) ou différenciées (d'origine intestinale ou urinaire) et en particulier l'étude des rôles respectifs des protéines AfaD (l'invasine) et de la protéine (AfaE), l'adhésine, dans l'interaction bactérie/cellule (Mabel Jouve, Stéphane Rioux et Pascale Courcoux/Laurence Du Merle).
2)      L'étude de la physiopathologie des infections dues à des souches AFA qui est rendue possible depuis la découverte récente de souches d'origine animale associées à des septicémies exprimant des adhésines Afa (thème qui fait l'objet du contrat de la Communauté Européenne) (Mabel Jouve et Lila Lalioui).
3)      Des études épidémiologiques de façon à étudier la distribution des souches AFA et leur association avec les différentes pathologies diarrhéiques (contrats ACIPs). Ce volet inclut également des études génétiques visant à identifier les systèmes d'adhésion non encore connus, exprimés par des souches associées à des diarrhées persistantes (Pascale Courcoux, Saeid Bouzari et Anis Jafari).

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

ONDET Maxence

Chercheurs de l'unité

LABIGNE Agnès, IP
LE BOUGUENEC Chantal, IP
DE REUSE Hilde, IP
FERRERO Richard, IP

Stagiaires de l'unité

CONTRERAS de CAMACHO Mónica, Pharmacienne, Thèse sciences. DUBOIS Marie-Cécile, DEA de Chimie.
JAFARI Anis, Stagiaire post-doctorale.
JENKS Peter, Docteur en médecine -Stagiaire post-doctoral. JOUVE Mabel, Thèse sciences (mi-temps UPBM/Station Microscopie Electronique). KANSAU Imad, Docteur en médecine, Univ. Mérida, Vénézuéla. LALIOUI Lila, Thèse sciences.
RADCLIFF Fiona, Stagiaire post-doctorale. RIOUX Stéphane, Stagiaire post-doctoral. SKOULOUBRIS Stéphane, Thèse sciences.

Autre personnel de l'unité

Ingénieurs
CHEVALIER Catherine, INSERM.

Techniciens Supérieurs de Laboratoire
COURCOUX Pascale
DU MERLE Laurence
FORTIER Stéphan (CDD)
THIBERGE Jean-Michel

Publications de l'unité

99094546
99071274
99055216
98442308
98380408
98192551
98187901
98158235
98147715

Garcia MI. Le Bouguénec C. Enteric infections due to Escherichia coli. Clinical Microbiology and Infection. 4 (n° 1), 1998 January, 38-43.

Labigne A. Jenks P. Mazarin V. Quentin-Millet MJ. Qu'apporte la connaissance du génome de Helicobacter pylori. La Lettre de l'Infectiologue. XIII (Suppl. 3), mars 1998, 6-12.

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