Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Génétique des Bactéries intra-cellulaires pour l'année 1999


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

Résumé du rapport

Les Salmonella sont des bactéries responsables d’infections sévères chez l’homme et l’animal. La première étape de l’infection est l’entrée des bactéries dans les cellules épithéliales iléales. Ce phénotype d’entrée est gouverné par un ensemble de gènes dont l’expression est contrôlée par des systèmes de régulation en fonction des conditions environnementales. Le but des recherches est de caractériser ces systèmes en vue de prévenir les salmonelloses. Le rôle du régulon RpoS (ensemble de gènes dont l’expression est contrôlée par le facteur sigma RpoS) dans la virulence des Salmonella et leur capacité à résister au stress est également étudié. L’objectif est d’identifier des mécanismes contribuant à la persistance des salmonelles dans l’environnement inerte ou biologique, afin d’élaborer des stratégies de prévention adaptées.

Abstract

Salmonella are bacteria which cause severe infection in man and animals. The crucial step in the infection is the entry of bacteria into ileal epithelial cells. This entry phenotype is governed by a set of genes, expression of which is controlled by regulatory systems in response to environmental conditions. Research is centered on the characterization of these regulatory systems in order to prevent salmonellosis. The role of the RpoS regulon (the set of genes whose expression is controlled by the sigma factor RpoS) in the virulence of Salmonella and in the adaptation of these bacteria to stress conditions is also studied. These studies are aimed at identifying the mechanisms by which Salmonella survive in the environment, including their hosts, to define adapted strategies for prevention.

Texte du rapport

Prévention des infections à Salmonella (Michel Y. Popoff)

Les Salmonella sont des bactéries entéroinvasives pathogènes pour l’homme et l’animal. L’étape cruciale dans le déclenchement d’une salmonellose, qu’il s’agisse d’une gastroentérite ou d’une infection généralisée de type fièvre typhoïde, est l’entrée des Salmonella dans les cellules épithéliales iléales. Il est maintenant parfaitement démontré que la majorité des gènes requis pour l’entrée (gènes d’invasion) sont regroupés sur l’îlot de pathogénicité SPI-1 au centisome 63 sur le chromosome de Salmonella. L’expression du phénotype d’entrée chez Salmonella est très finement contrôlée par des régulateurs agissant en cascade (tous ne sont probablement pas identifiés) en fonction des conditions environnementales. Si l’on interfère avec un seul de ces régulateurs ou avec une des conditions environnementales favorables pour l’entrée, alors il doit en résulter un phénotype non invasif. Pour bloquer l’entrée des Salmonella dans les cellules épithéliales, deux approches semblaient possibles: (i) rechercher des agents chimiques activant des systèmes répresseurs (PhoP-PhoQ, RcsB-RcsC, autre) ou réprimant des activateurs/dérépresseurs (IagA, HilD, SprA, InvF, autre) de l’expression des gènes d’invasion, alors que par ailleurs toutes les conditions environnementales sont optimales pour l’entrée; et (ii) altérer une des conditions optimales requises pour l’entrée. En leurrant ainsi les bactéries sur leur environnement réel, i.e. la lumière intestinale, et à condition que les agents utilisés n’aient pas d’effet adverse pour l’hôte, il deviendrait alors possible de proposer des stratégies originales pour prévenir les infections humaines et animales par les Salmonella. En explorant ces deux approches à l’aide de fusion transcriptionnelle avec des gènes d’invasion, nous avons identifié des agents chimiques non bactéricides, qui bloquent l’expression des gènes d’invasion in vitro. L’un d’eux, utilisé à des doses non toxiques pour l’homme et l’animal, réduit de manière très significative le niveau d’infection par S. typhimurium, S. enteritidis et S. dublin dans le modèle murin. Son mode d’action et les mécanismes moléculaires mis en jeu sont actuellement en étude.

Salmonella: un modèle pour l’étude du Régulon RpoS (Françoise Norel)

Chez les Entérobactéries, le gène rpoS code pour un facteur sigma, sigma s (RpoS), qui est un régulateur clé pour la survie bactérienne et la résistance généralisée à différents stress. 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 utilisée comme modèle expérimental pour l’étude de la fièvre typhoïde induite par S. typhi chez l’homme. RpoS joue un rôle majeur dans la virulence et la persistance de S. typhimurium dans le modèle murin et des mutants rpoS sont de très bons vaccins vivants. Le rôle clé joué par RpoS dans la régulation des gènes de virulence plasmidiques spv de Salmonella ne suffit pas à rendre compte des différents niveaux de l’atténuation des mutants rpoS chez la souris et d’autres gènes sont donc impliqués que nous cherchons à identifier. L’étude moléculaire du régulon RpoS est largement développée chez une autre Entérobactérie, Escherichia coli. Nous venons d’initier des études visant à caractériser le régulon RpoS chez Salmonella. Ces études pourraient conduire à identifier de nouveaux facteurs et mécanismes de survie de cette bactérie pathogène dans l’environnement inerte ou biologique et à plus long terme à définir de nouvelles cibles pour des agents anti-bactériens. 38 mutants de S. typhimurium contenant des fusions de gènes activées par RpoS ont été identifiés. Plus du tiers d’entre eux est affecté dans des gènes spécifiques à Salmonella (absents chez E. coli): leur étude devrait révéler des fonctions spécifiques du régulon RpoS chez cette bactérie liées, par exemple, à son pouvoir pathogène, et contribuer à l’étude de l’évolution de son génome. Parmi les gènes communs à Salmonella et E. coli identifiés, 4 seulement sont des membres connus du régulon RpoS. Les nouveaux membres identifiés sont en majorité de fonction inconnue. La taille du régulon RpoS est donc probablement beaucoup plus importante qu'attendu et une large fraction du génome pourrait servir à l’adaptation des Entérobactéries dans des conditions environnementales de croissance sub-optimales (carences, stress), proches de celles rencontrées dans leurs habitats naturels. L’analyse fonctionnelle des gènes identifiés et une analyse globale du régulon RpoS utilisant des puces à ADN permettront de tester cette hypothèse.

Centre Collaborateur de l’OMS pour les Salmonella

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 “guide” 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 (mondet@pasteur.fr)

Chercheurs de l'unité

NOREL Françoise (spvfn@pasteur.fr)
POPOFF Michel Y. (mypof@pasteur.fr)

Stagiaires de l'unité

ANDRIAN Elisoa, étudiante, Université de Caen; FIGUEROA-BOSSI Nara, chargée de recherche, CNRS; FROMENTIN Delphine, étudiante en pharmacie, UFR Rouen; HUBERT Céline, magistère de génétique, Université Paris 7; IBANEZ RUIZ Magdalena, Professeur Assistante, Université de Madrid; LEE Jade, Microbiologiste, USA;
TEDIN Karsten, Post-Doc, USA.

Autre personnel de l'unité

ASSELOT Nicole, IP
DUFRESNOY Huguette, IP
FAYOLLE Corinne, IP
GUIBOURDENCHE Martine, IP
HERMANT Daniel, IP
NOTHIAS Colette, IP
POURADIER Nadine, IP
ROBBE-SAULE Véronique, IP
ZENON Roger, IP

Publications de l'unité

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