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     Neisseria


  Responsable : Jean-Michel ALONSO (jmalonso@pasteur.fr)


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L'unité Neisseria, Centre national de référence des méningocoques, réalise des recherches sur la pathogénie et l'épidémiologie moléculaires des infections invasives à Neisseria meningitidis. Les recherches expérimentales portent sur la caractérisation des facteurs de virulence et d'immunogénicité grâce au développement de modèles cellulaires et murins dans lesquels les interactions entre les bactéries et les constituants de l'hôte sont analysées à chaque étape du processus infectieux.



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1. Pathogénie moléculaire des infections meningococciques (ML Zarantonelli, M Lancellotti, JM Alonso, MK Taha).

Neisseria meningitidis (Nm) est le plus souvent un commensal du rhinopharynx de l'homme. Une infection invasive survient lorsque les bactéries adhérant à l'épithélium respiratoire envahissent le sang. Elles peuvent ensuite franchir la barrière hémato-méningée pour provoquer une méningite ou atteindre les articulations ou le péricarde. L'adhésion de Nm aux cellules épithéliales et endothéliales est une étape cruciale du processus infectieux qui implique des interactions complexes entre bactéries et cellules cibles. Cette interaction débute par une adhésion dite initiale (localisée) et se poursuit par une étape dite d'adhésion intime. La protéine PilC1 est l'adhésine majeure, et l'expression de pilC1 est induite transitoirement par l'adhésion initiale. Cette induction dépend d'un site de transcription localisé dans l'élément de régulation de contact de Neisseria (CREN) dans la région promotrice de pilC1. Un autre gène, crgA, codant la protéine CrgA, un régulateur transcriptionnel de type LysR, est également induit selon un processus CREN-dépendant. L'expression de structures de la surface bactérienne impliquées dans l'adhésion telles que les pili et la capsule, est modulée par CrgA, qui intervient dans la régulation coordonnée des gènes pilC1, pilE, sia et crgA pour permettre la transition de l'adhésion initiale vers l'adhésion intime.

Il n'existe pas de modèle animal reproduisant la séquence complète de l'infection méningococcique invasive, depuis la colonisation du tractus respiratoire à l'invasion sanguine et méningée. Nous avons développé un modèle murin d'infections respiratoires séquentielles par le virus influenza A (IAV) puis Nm, sur la base d'études épidémiologiques montrant une corrélation directe entre grippe et méningococcies. La primo-infection IAV déclenche une phase transitoire de susceptibilité des souris à une épreuve infectieuse par Nm qui provoque une pneumonie et une bactériémie. Des examens histologiques séquentiels révèlent des lésions localisées de l'épithélium bronchique au niveau desquelles les bactéries traversent l'épithélium. Une intense pneumonie se constitue montrant une infiltration de polynucléaires neutrophiles et des méningocoques intra-leucocytaires. Une infiltration périvasculaire de leucocytes et de méningocoques s'accompagne d'une inflammation de l'endothélium adjacent et précède la bactériémie. Ce modèle expérimental a été exploité pour évaluer le rôle de facteurs de virulence majeurs du méningocoque. Un mutant dépourvu de capsule est rapidement éliminé des poumons, alors qu'un mutant crgA est invasif. D'autres expériences montrent qu'un mutant isogénique penI (porteur d'altérations du gène penA), de sensibilité diminuée à la pénicilline, dérivé d'une souche sensible, penS, perd de sa virulence. Ceci suggère que les altérations structurales du peptidoglycane, associées aux modifications de la PBP2, peuvent aboutir à une virulence atténuée des souches de sensibilité diminuée à la pénicilline. Du fait du rôle des PBPs dans la synthèse du peptidoglycane, nous avons analysé sa structure en spectrométrie de masse et chromatographie et caractérisé 28 muropeptides différents. Des souches penI, ainsi que des mutants de penA d'une souche penS, portent un peptidoglycane de structure altérée avec une augmentation en muropeptides portant le pentapeptide GlcNac et MurNac. Ces changements structuraux du peptidoglycane sont directement liés aux changements de structure de la PBP2 dans les souches penI, suggérant que les souches de sensibilité diminuée à la pénicilline G subissent d'importantes altérations de paroi. Ces altérations semblent être la cause de la virulence diminuée de ces souches.

Le modèle d'infection respiratoire méningococcique invasive chez la souris reproduit les principales étapes de la méningococcémie humaine et peut servir à analyser les fonctions de gènes connus ou récemment identifiés d'après les études génomiques. Sa bonne reproductibilité nous permet d'établir des comparaisons entre des isolats cliniques de génotypes semblables ou différents ainsi qu'entre différents variants isogéniques d'une même souche. Nous avons ainsi pu aborder la question cruciale de la corrélation entre génotype et degré de virulence des souches d'infections invasives. Ceci nous a permis de montrer que plus que l'immunospécificité de la capsule, déterminant le sérogroupe, c'est le génotype et notamment l'appartenance à certains complexes clonaux qui détermine la virulence des souches, en termes de capacité à coloniser l'épithélium respiratoire (et donc à se transmettre d'hôte infecté à hôte réceptif) et d'invasivité ( intensité de la bactériémie). Le rôle prédominant du génotype sur le sérogroupe est confirmé par des expériences de transformation des gènes de la capsule. Ces résultats sont importants à considérer, car les vaccins actuels, à base de polyosides de capsule, visent à éliminer les sérogroupes épidémiques et n'ont pas forcément d'impact sur les génotypes hypervirulents. Les vaccins capsulaires posent en outre le problème du risque d'échappement à la vaccination par la contre sélection de variants antigéniques, soit par remplacement de sérogroupe, soit par commutation des gènes de biosynthèse de la capsule, par transformation et recombinaison allélique.

2. La recherche de nouveaux candidats vaccins. (ML Zarantonelli, A Antignac, M Lancellotti, JM Alonso, MK Taha).

Malgré les progrès dans l'identification de nouvelles séquences génomiques, la recherche de nouveaux antigènes protecteurs contre les infections méningococciques invasives, se heurte souvent à la grande variabilité génétiques des immunogènes bactériens exposés à l'immunité de l'hôte. Nos études sur les protéines de liaison à la pénicilline ont montré que la PBP2 possédait une moitié N terminale conservée en plus de plusieurs domaines conservés dans la moitié C terminale, tant chez les souches sensibles que résistantes. De plus, la PBP2 est immunogène chez les malades, comme en attestent les séroconversions observées. Nous avons pu démontrer expérimentalement que des anticorps reconnaissant les PBP2 de souches de N. meningitidis de différents sérogroupes et phénotypes de sensibilité à la pénicilline étaient protecteurs contre l'infection invasive expérimentale de souris et que la vaccination par une PBP2 recombinante protégeait significativement contre la bactériémie.

3. Surveillance des infections méningococciques. (MK Taha, JM Alonso)

Dans les pays industrialisés, les méningococcies sévissent sous forme de cas sporadiques et sont dues à des génotypes variés, parmi lesquels dominent les sérogroupes B, C et W135. Dans ce contexte, l'immaturité immunitaire des facteurs d'immunosuppression ou l'infection par des souches hypervirulentes sont fortement suspectés chez le patient atteint d'une infection méningococcique invasive, alors que la simple acquisition d'un méningocoque aboutit le plus souvent à un portage asymptomatique et immunisant. En Afrique sub-saharienne, "la ceinture de la méningite cérébro-spinale" (du Sénégal à l'Ethiopie), les méningococcies sévissent périodiquement sous forme d'épidémies dues à des génotypes homogènes, majoritairement des souches des sérogroupes A et W135. La virulence du clone épidémique est ici déterminante pour la transmissibilité et la gravité de l'infection parmi des populations immunologiquement naïves.

Nous étudions et expertisons en moyenne 1000 souches de N. meningitidis par an, qui nous sont adressées par 700 laboratoires correspondants nationaux. La moitié environ des souches correspond à des infections invasives (méningites, méningococcémies, arthrites et péricardites). L'incidence annuelle est inférieure à 1 pour 100000 habitants, une des plus faibles au monde. Les données de 2005 montrent que le sérogroupe B reste majoritaire (>60%), suivi du sérogroupe C (26%), du sérogroupe W135 (6%) et du sérogroupe Y (3%), essentiellement isolé chez des patients immunodéficients.

Une attention particulière est portée à l'évolution des phénotypes et génotypes des souches invasives, notamment en ce qui concerne leur structure antigénique, leur sensibilité aux antibiotiques, et plus généralement leur génotype, caractérisé par multilocus sequence typing et permettant de les rattacher à un complexe clonal particulier. C'est ainsi, par exemple, que sérogroupe W135 apparut dès 2000 comme un nouveau variant épidémique, avec l'émergence de souches se regroupant majoritairement au sein du complexe clonal ST11. Sa détection dès l'année suivante en conditions épidémiques en Afrique sahélienne faisait craindre une pandémie. Néanmoins, le suivi des génotypes des souches W135 d'infections invasives, tant en France qu'en Afrique, montre une diversification continuelle avec l'émergence de clones locaux, mais n'indique pas d'expansion clonale.

Mots-clés: méningocoque, épidémiologie, pathogénie moléculaire, surveillance, prévention



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Pascale VIENNE (pavienne@pasteur.fr) ALONSO Jean-Michel, Institut Pasteur, (Chef d'Unité, jmalonso@pasteur.fr)

TAHA Muhamed-Kheir, Institut Pasteur (Chef de Laboratoire, mktaha@pasteur.fr)

LARRIBE Mireille, Université Paris 7 (Maître de Conférences, larribe@pasteur.fr)

ZARANTONELLI Maria Leticia (Post-Doctorant, lzaranto@pasteur.fr)

LANCELOTTI Marcelo (Doctorant Paris 5, mlancell@pasteur.fr)

GIORGINI Dario, Institut Pasteur,(Technicien Supérieur, dgiorgin@pasteur.fr)

HONG Eva, Institut Pasteur,(Technicienne Supérieure, evahong@pasteur.fr)

RUCKLY Corinne, Institut Pasteur, (Technicienne Supérieure, cruckly@pasteur.fr)

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