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     Aspergillus


  Responsable : Jean-Paul Latgé (jplatge@pasteur.fr)


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Aspergillus fumigatus est un champignon filamenteux saprophyte thermophile. Ses conidies, présentes en permanence dans l'atmosphère, sont à l'origine de pathologies respiratoires graves, souvent mortelles chez le patient immunodéprimé. L'étude des aspergilloses est la préoccupation majeure de l'Unité des Aspergillus.

Le premier axe de recherches, d'orientation médicale, est l'étude de l'aspergillose invasive (AI). Au sein de ce thème, l'analyse des interactions hôte-pathogène conditionnant les premières étapes de l'établissement de A. fumigatus dans le poumon sont étudiées. Ces études sont aussi menées avec le souci permanent de développer de nouvelles méthodes de diagnostic sérologique de cette mycose invasive ; en effet, un diagnostic précoce conditionne tout traitement efficace contre cette maladie nosocomiale.

Le second thème de recherche, de nature fondamentale, concerne l'étude de la biosynthèse de la paroi cellulaire qui est une étape clé de la croissance de tous les champignons. Ces travaux devraient aussi aboutir à l'identification de cibles pour le développement de nouveaux antifongiques qui font cruellement défaut pour la thérapie contre les infections fongiques dont l'impact en santé humaine n'a cessé d'augmenter au cours de la dernière décennie.



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I - Immunité et infection aspergillaire

Les études sont centrées sur les interactions entre le macrophage alvéolaire qui est la cellule phagocytaire majeure de la défense pulmonaire et les conidies de A. fumigatus qui sont les spores inhalées par l'homme (Granet, Dubourdeau).

Chez l'hôte immunocompétent, les conidies sont phagocytées puis tuées après leur gonflement à l'intérieur du phagolysosome. La mortalité des conidies chez l'individu immunocompétent est directement corrélée à la production de réactifs oxydants et à l'acidification du phagolysosome de la cellule phagocytaire. L'activation des MAP kinases ERK et p38 et la translocation de NFkB ont été mises en évidence lors de la phagocytose des conidies par le macrophage. La forte diminution du stress oxydatif par les glucocorticoïdes se traduit par la formation d'un tube germinatif à l'intérieur du macrophage, évènement initiateur de l'établissement de A. fumigatus dans la sphère pulmonaire. Ce résultat explique a posteriori le rôle inducteur des corticoïdes dans l'aspergillose invasive chez le patient immunodéprimé. Les corticoïdes sont aussi responsables d'une inhibition de la phosphorylation de ERK et p38 dont il a pu être démontré indirectement à l'aide d'inhibiteurs pharmacologiques qu'elle est associée à une diminution des taux de killing conidiens par le macrophage.

L'analyse de facteurs de virulence a été poursuivie en axant les études sur des mutants affectés dans la perméabilité pariétale ou plus sensibles au stress oxydatif. Cependant, malgré le rôle fongicide des réactifs oxydants, des mutants de A. fumigatus déficients en catalase sont aussi pathogènes que les souches sauvages dans un modèle expérimental d'aspergillose murine. Ces résultats et l'analyse d'autres mutants obtenus suggèrent que la virulence de ce pathogène fongique est de nature multigénique (Paris). La mise en évidence de gènes exprimés spécifiquement et de manière concomitante lors de l'infection est actuellement abordée par une analyse du transcriptome, rendue aujourd'hui possible grâce à l'annotation du génome de A. fumigatus (30 Mb, >11 000 gènes) auquel participe notre unité (Beauvais, Debeaupuis, Henry, Mouyna, Sarfati, Lamarre, collaboration PT2, J.Y. Coppée).

Le diagnostic sérologique de l'aspergillose invasive est basé sur un ELISA sandwich utilisant un anticorps monoclonal reconnaissant spécifiquement le beta(1-5) galactofurane. La caractérisation biochimique et immunochimique du galactomannane de A. fumigatus (dont les chaînes latérales sont constituées de beta1-5 galactofurane) qui a été réalisée dans notre unité, est à la base du développement du seul test commercial de diagnostic de l'aspergillose invasive. De nouvelles molécules portant cet épitope galactofurane ont été caractérisées : il s'agit d'une part de glycoprotéines dont le N-glycane porte des beta-galactofuranoses en position terminale non réductrice et d'autre part, d'un lipophosphogalactomannane (Fontaine, Debeaupuis, Morelle, Université de Lille). La quantification d'anticorps anti-Aspergillus a été réalisée pour la première fois à l'aide d'antigènes produits sous forme de protéines recombinantes. Cette méthodologie a permis d'identifier une nouvelle catégorie de patients à risque pour l'AI (Sarfati).

II - Structure et biosynthèse de la paroi cellulaire de A. fumigatus

Les polysaccharides constitutifs majeurs de la paroi cellulaire des Aspergillus sont les alpha et beta(1-3) glucanes et la chitine (Figure). Les synthases membranaires responsables de la synthèse de ces polysaccharides majeurs ont été caractérisées : la beta1-3 glucane synthase (FKS1) est une protéine unique et essentielle chez A. fumigatus. En revanche, chitine et alpha1,3 glucanes sont synthétisés par des familles de gènes dont aucun des membres n'est essentiel et qui ont des fonctions biologiques différentes. La synthèse de la chitine est sous la dépendance d'une famille de 7 chitine synthases transmembranaires ; l'interruption de 2 parmi les 7 gènes de chitine synthase provoque une réduction de la croissance mycélienne et une altération de la perméabilité conidienne. La synthèse des alpha(1-3) glucanes est sous la dépendance de trois gènes AGS. Deux des 3 mutants AGS montrent une réduction modérée de la croissance et des perturbations de la conidiation (Beauvais).

Dans l'espace périplasmique, les beta(1-3) glucanes néosynthétisés vont être modifiés et associés aux autres polymères pariétaux (chitine, galactomannane et beta1-3, 1-4 glucane) pour constituer l'armature rigide de la paroi fongique. Pour la première fois, il a pu être démontré que des protéines ancrées par glycosylphosphatidyl inositol (GPI) à la membrane, jouent un rôle actif dans la biosynthèse de la paroi des levures et des champignons filamenteux (Mouyna). La caractérisation structurale de l'ancre GPI de ces protéines et les différentes étapes de sa biosynthèse ont été étudiées (Fontaine). Cinq familles de protéines-GPI, communes aux champignons filamenteux et à la levure ont été identifiées par une analyse protéomique et génomique comparative de ces protéines-GPI chez S. cerevisiae et A. fumigatus. Leur rôle dans la biosynthèse de la paroi est analysé par couplage de techniques de biologie moléculaire et de biochimie (Mouyna, Chabane).

Photo :

Représentation schématique tridimensionnelle de la paroi de Aspergillus fumigatus .

Mots-clés: Aspergillus, poumon, aspergillose, paroi, glucanes, macrophage



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  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  CORMIER Marinette mcormier@pasteur.fr BEAUVAIS Anne, Chargée de Recherche, IP abeauvai@pasteur.fr

FONTAINE Thierry, Chargé de Recherche, IP tfontain@pasteur.fr

GRANET Oumaïma, Chargée de Recherche, IP ogranet@pasteur.fr

MOUYNA Isabelle, Chargée de Recherche, IP imouyna@pasteur.fr

PARIS Sophie, Chargée de Recherche, IP sparis@pasteur.fr
CHABANE Sandrine, Chercheur contractuel schabane@pasteur.fr

LAMARRE Claude, Chercheur contractuel clamarre@pasteur.fr

DUBOURDEAU Marc, Chercheur contractuel dubourde@pasteur.fr
DEBEAUPUIS Jean-Paul, Ingénieur de Recherche, INSERM jpdbp@pasteur.fr

HENRY Christine, Technicienne, IP chenry@pasteur.fr

SARFATI Jacqueline, Ingénieur d'Etudes, INSERM jsarfati@pasteur.fr


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