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Comment les bactéries survivent-elles à l'intérieur d'un hôte ? Dévoiler le mystère de l'endocytose et des voies de sécrétion !
Dans le monde microscopique, les interactions entre les bactéries et les hôtes sont pleines de complexité et de défis. Pour survivre dans l'hôte, les bactéries pathogènes sécrètent une série de protéines appelées « protéines effectrices », principalement via trois systèmes de sécrétion différents : le système de sécrétion de type III (T3SS), le système de sécrétion de type IV (T4SS) et le système de sécrétion de type VI ( (T6SS). Ces protéines effectrices aident non seulement les bactéries à envahir les tissus de l’hôte, mais suppriment également la réponse immunitaire de l’hôte, fournissant ainsi le soutien nécessaire à la survie bactérienne.
Certaines bactéries n’injectent que quelques protéines effectrices, tandis que d’autres peuvent en injecter des dizaines, voire des centaines.
Par exemple, si la bactérie responsable de la peste, comme Yersinia pestis, perd son T3SS, sa pathogénicité est complètement éliminée, même lorsqu’elle pénètre directement dans la circulation sanguine. Dans ce processus, les micro-organismes Gram négatifs peuvent également utiliser des vésicules de membrane externe bactériennes pour transporter des protéines effectrices et des facteurs pathogènes à travers les voies de trafic des vésicules membranaires pour modifier l'environnement ou attaquer les cellules cibles, comme à l'interface hôte-pathogène.
Diversité des protéines effectrices
On sait que de nombreuses bactéries pathogènes possèdent des protéines effectrices sécrétées, mais pour la plupart des espèces, le nombre exact reste inconnu. À mesure que les génomes pathogènes sont séquencés, les protéines effectrices peuvent être prédites en fonction de la similarité des séquences protéiques, mais ces prédictions ne sont pas toujours exactes. De plus, il est assez difficile de prouver expérimentalement si les protéines effectrices prédites sont réellement sécrétées dans les cellules hôtes, car la teneur de chaque protéine effectrice est généralement très faible.
Par exemple, Tobe et al. (2006) ont prédit plus de 60 protéines effectrices pour E. coli pathogène, mais ont pu démontrer que seulement 39 d’entre elles pouvaient être sécrétées dans les cellules Caco-2 humaines.
Même au sein d’une même espèce bactérienne, différentes souches ont souvent des répertoires différents de protéines effectrices. Par exemple, la bactérie phytopathogène Pseudomonas syringae contenait 14 protéines effectrices dans une souche, mais plus de 150 protéines effectrices ont été trouvées dans plusieurs souches différentes.
Mécanisme d'action
Compte tenu de la diversité des protéines effectrices, elles ont des effets différents sur divers processus au sein des cellules. Les protéines effectrices T3SS de certains E. coli, Shigella, Salmonella et Yersinia pathogènes peuvent réguler la dynamique du cytosquelette, favoriser l'attachement ou l'invasion bactérienne, prévenir la phagocytose, moduler les voies apoptotiques et manipuler les réponses immunitaires de l'hôte.
Par exemple, les phagocytes reconnaissent et « mangent » les bactéries, mais Yersinia inhibe la phagocytose en transportant des protéines effectrices qui inhibent la disposition du cytosquelette.
Au cours du processus d’endocytose, certaines bactéries, telles que Salmonella et Shigella, pénètrent et survivent dans les cellules hôtes. Salmonella manipule la voie endosomale-lysosomale pour créer une cavité vacuolaire appelée vacuole contenant Salmonella (SCV), qui est essentielle à sa survie à l'intérieur. À mesure que les SCV mûrissent, ils migrent vers le centre d'organisation des microtubules (MTOC) et génèrent des filaments initiés par Salmonella (Sif) dépendants des protéines effectrices T3SS SseF et SseG. En revanche, Shigella dissout rapidement ses vacuoles grâce à l’action des protéines effectrices T3SS IpaB et C.
Évasion immunitaire
De nombreuses bactéries pathogènes ont également développé des mécanismes pour éviter la réponse immunitaire de l’hôte. Prenons l’exemple de l’EPEC/EHEC, sa protéine effectrice EspG peut réduire la sécrétion d’interleukine-8 (IL-8), affectant ainsi le système immunitaire de l’hôte. EspG fonctionne comme une protéine activant la Rab-GTPase (Rab-GAP), ce qui amène les Rab-GTPases à tomber dans un état inactif lié au GDP, réduisant ainsi le processus de transport ER-homoglie.
De plus, les bactéries pathogènes ont également la capacité d’empêcher l’apoptose des cellules hôtes, préservant ainsi leur environnement de vie.
Par exemple, les protéines effectrices EPEC/EHEC NleH et NleF empêchent l’apoptose, et les protéines effectrices Shigella IpgD et OspG empêchent l’apoptose en phosphorylant et en stabilisant la protéine MDM2. Salmonella inhibe l'apoptose des cellules hôtes et active les signaux de survie en s'appuyant sur les protéines effectrices AvrA et SopB.
Effets de la réponse immunitaire
Les cellules humaines sont capables de reconnaître les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP). Lorsque les bactéries se lient à ces récepteurs, les voies de transduction du signal telles que les voies NF-kB et MAPK sont activées, ce qui conduit à la libération de cytokines et de protéines qui régulent réponses immunitaires. facteur. De nombreuses protéines effectrices bactériennes affectent la signalisation NF-kB. Par exemple, les protéines effectrices EPEC/EHEC NleE, NleB, NleC, NleH et Tir sont des protéines effectrices immunosuppressives qui ciblent principalement les protéines de la voie de signalisation NF-kB.
Il a été démontré que NleC clive la paire NF-kB p65, inhibant ainsi la production d'IL-8.
Avec l’approfondissement de la recherche sur les protéines effectrices bactériennes, les scientifiques ont également proposé de nombreuses bases de données et ressources en ligne pertinentes pour aider à la prédiction et à l’analyse fonctionnelle des protéines effectrices bactériennes.
Alors que ces processus microscopiques se révèlent progressivement, nous ne pouvons nous empêcher de nous demander : dans ce jeu à long terme entre l'hôte et le pathogène, comment les humains peuvent-ils continuer à améliorer leurs mécanismes de défense pour faire face aux éventuels défis pathogènes à l'avenir ?
