Unité: Yersinia

Responsable: Elisabeth Carniel

Les principales activités de l'Unité de Recherche Yersinia portent sur l'analyse des transferts horizontaux de gènes; l'évolution bactérienne; les bases moléculaires de la pathogénicité; les réponses immunitaires, physiopathologiques et génétiques de l'hôte à l'infection; et la résistance aux antibiotiques des espèces pathogènes de Yersinia. Notre Unité a également des activités de santé publique (Centre National de Référence, Réseau National de surveillance, et Centre Collaborateur de l'OMS pour les Yersinia).

L'Unité de Recherche Yersinia a été créée en 2004. Cette Unité étudie le genre Yersinia qui comprend trois espèces pathogènes pour l'homme et les animaux : les bactéries entéropathogènes Y. pseudotuberculosis et Y. enterocolitica, et l'agent de la peste, Y. pestis.

Les axes actuels de recherche de l'Unité Yersinia portent plus particulièrement sur :

- un îlot de pathogénicité qui permet la dissémination systémique des bactéries chez l'homme et l'animal,

- les bases moléculaires du pouvoir pathogène exceptionnel acquis par Y. pestis depuis son émergence récente à partir de Y. pseudotuberculosis,

- la physiopathologie des infections à Yersinia,

- les mécanismes immunitaires innés et acquis de défense de l'hôte et la mise au point d'un vaccin contre la peste,

- la sensibilité génétique à la peste,

- la résistance aux antibiotiques des Yersinia pathogènes et l'évaluation de nouveaux traitements,

- la santé publique (Centre National de Référence, Réseau National de surveillance et Centre Collaborateur de l'OMS pour les Yersinia).

Les principaux travaux de recherche ayant fait l'objet de publications en 2005 sont les suivants :

1. Transfert horizontal de l'îlot de haute pathogénicité de Y. pseudotuberculosis

Contributeurs: B. Lesic et E. Carniel.

Le transfert horizontal d'éléments génétiques joue un rôle majeur dans l'évolution bactérienne. L'îlot de haute pathogénicité (HPI), qui porte un système de capture du fer, est un élément important de la virulence des Yersinia. Cet îlot est présent et très conservé chez différents membres de la famille des Enterobacteriaceae, suggérant son acquisition récente par transfert latéral. Le but de notre étude était de déterminer si l'HPI avait gardé la capacité de se transférer horizontalement. Nous avons observé que l'HPI pouvait effectivement se transmettre d'une souche donatrice à une souche réceptrice de Y. pseudotuberculosis, avec une fréquence de 10-8. Cependant, ce transfert n'a eu lieu que lorsque les bactéries donatrices et réceptrices ont été co-cultivées à basse température en milieu liquide. L'îlot a ainsi pu être transféré à diverses souches de Y. pseudotuberculosis de sérotype I et à Y. pestis, mais pas à d'autres sérotypes de Y. pseudotuberculosis ni à Y. enterocolitica. Après transfert, l'HPI était presque systématiquement inséré dans le locus asn3 tRNA et son acquisition s'accompagnait de la perte de l'îlot résident, suggérant une incompatibilité entre deux copies de l'HPI au sein d'une même souche. Le transfert de l'îlot a été observé en l'absence d'un système d'insertion-excision de l'HPI fonctionnel. Il était dépendant de RecA chez la bactérie réceptrice mais pas chez la donatrice, suggérant que l'intégration de l'îlot dans le chromosome de la bactérie réceptrice se fait par un mécanisme de recombinaison homologue. Ce transfert n'était pas limité à l'HPI mais concernait aussi les séquences adjacentes, aboutissant à la mobilisation d'une région chromosomique d'au moins 46 kb. Cette étude démontre donc que l'HPI a toujours la capacité de se tranférer horizontalement, mais par un mécanisme qui ne fait pas intervenir les fonctions de mobilité portées par l'îlot.

2. Transfert du plasmide pPla chez Y. pseudotuberculosis et impact sur la virulence

Contributeurs: F. Pouillot, A. Derbise, J. Foulon et E. Carniel.

Collaborateurs: M. Kukkonen et T. K. Korhonen.

Y. pestis est une espèce qui, après son émergence de Y. pseudotuberculosis, a acquis un pouvoir pathogène exceptionnel. Une des différences génétiques majeures entre le bacille de la peste et son ancêtre récent est l'acquisition du plasmide pPla qui joue un rôle dans la pathogénicité de Y. pestis. Des résultats antérieurs avaient montré que l'introduction de pPla chez Y. pseudotuberculosis n'augmentait pas la virulence de la souche recombinante. Cependant, il avait ensuite été démontré que la présence des chaînes latérales du LPS (AgO) inhibait chez Y. pseudotuberculosis l'activité de Pla. Nous avons donc introduit pPla dans un variant de Y. pseudotuberculosis chez lequel une mutation abrogeant la formation de l'AgO (comme chez les isolats naturels de Y. pestis) a été introduite. Chez ce variant, Pla est synthétisé, exporté vers la membrane bactérienne et processé comme chez Y. pestis. Alors que la capacité de Pla à activer le plasminogène est faible chez la souche de Y. pseudotuberculosis exprimant l'AgO, cette activité devient similaire à celle de Y. pestis chez le variant AgO-. De plus, tandis que l'inactivation par Pla de l'antiprotéase α2-antiplasmine n'est pas détectable à 28°C chez la souche de Y. pseudotuberculosis produisant l'AgO, elle est équivalente à celle de Y. pestis chez le mutant AgO-. Cependant, dans un modèle d'infection murine par voie sous-cutanée, le mutant AgO- de Y. pseudotuberculosis hébergeant pPla s'est révélé être moins pathogène que la souche sauvage. Bien que l'abrogation de la synthèse des chaînes latérales du LPS potentialise l'activité protéolytique de Pla, ceci ne suffit donc pas à conférer à Y. pseudotuberculosis un pouvoir pathogène accru. Ces résultats suggèrent que l'acquisition de pPla ne s'est pas accompagnée d'une augmentation silmutanée de virulence chez la souche ancestrale de Y. pestis.

3. Diversité des souches de Y. pseudotuberculosis isolées de différentes parties du monde analysée par ribotypage

Contributeurs: E. Voskressenskaya, A. Leclercq et E. Carniel.

Collaborateurs: G. Tseneva.

Y. pseudotuberculosis est transmise par voie oro-fécale et infecte une grande variété d'espèces animales dont l'homme. Cette bactérie, largement répandue géographiquement, peut être responsable d'épidémies humaines, principalement dans les pays froids. Afin d'étudier la diversité de cette espèce et évaluer le potentiel du ribotypage comme outil de typage moléculaire de Y. pseudotuberculosis, 80 souches isolées de pays et d'hôtes variés, et appartenant aux six sérotypes classiques et à neuf sous-sérotypes ont été analysées. La combinaison des profils EcoRI et EcoRV a permis la distinction de 27 ribotypes. Dans la plupart des cas, les ribotypes étaient associés à des sous-sérotypes spécifique et ont permis leur subdivision. Aucune association entre le ribotype et l'origine géographique des souches n'a été observée, ce qui s'explique par le fait que cette espèce circule largement dans le monde. Aucune association entre le ribotype et le type d'hôte n'a été notée, ce qui confirme que les souches pathogènes pour l'homme circulent également dans l'environnement et chez différentes espèces animales. Les ribotypes observés chez Y. pseudotuberculosis ont été trouvé proches de ceux de Y. pestis sans toutefois être complètement identiques. Le ribotypage peut donc être un outil utile de typage moléculaire de Y. pseudotuberculosis. Cependant, le petit nombre de fragments d'hybridation qui génèrent la diversité des profils peut limiter le pouvoir discriminant et résolutif de cette technique.

4. Investigation d'un cas fatal de choc septique post-transfusionnel à Y. enterocolitica

Contributeurs: A. Leclercq, L. Martin et E. Carniel.

Collaborateurs: M. Laporte-Vergnes, N. Ounnoughene, J-F. Laran et P. Giraud.

En raison de sa capacité à se multiplier à basse température dans des concentrés globulaires, Y. enterocolitica est une des bactéries les plus fréquemment responsables de choc septique post-transfusionnel. Nous avons investigué un cas fatal de choc septique survenu chez un patient français de 71 ans après transfusion pour une anémie réfractaire d'un concentré globulaire contaminé par Y. enterocolitica. Les souches isolées du sang du patient et du concentré globulaire transfusé étaient du même biosérotype 4/O:3 et avaient un pulsotype NotI identique. Des titres élevés d'anticorps anti Y. enterocolitica O:3 ont été détectés chez le donneur un mois après le don de sang. Ce donneur avait souffert de troubles digestifs 3,5 mois avant le don mais ne présentait aucun signe clinique d'infection intestinale au moment du prélèvement. Les cas de choc septique post-transfusionnel à Y. enterocolitica sont devenus relativement fréquents ces dernières décennies. Nous avons évalué leur incidence en France à environ 1 cas pour 6.5 millions de concentrés globulaires distribués. Bien que rare, cette complication très souvent fatale ne peut être évitée du fait de l'absence de moyens efficaces de criblage des poches de sang avant transfusion.

5. Centre National de Référence, Réseau National de Surveillance et Centre Collaborateur de l'OMS pour les Yersinia

L. Martin, A. Leclercq, F. Guinet, et E. Carniel

Voir le site web CNR des Yersinia (http://www.pasteur.fr/sante/clre/cadrecnr/yersinia-index.html).

Mots-clés: Yersinia, entéropathogène, peste, virulence, génomique, physiopathologie, bactériologie, immunologie, santé publique


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