Physiopathologie des infections à Legionella - N. CAROFF, Janvier 2020

Physiopathologie des infections à
                       Legionella
                 N. CAROFF, Janvier 2020

Rappel historique

   1976 : congrès de l’American Legion à Philadelphie
       182 cas de pneumopathie sévère causées par un agent
        inconnu  29 décès
       1 an après, isolement d’une bactérie appelée Legionella
        pneumophila

Généralités

   la bactérie
       Bactérie intra-cellulaire
           Des amibes dans l’environnement
           Des macrophages alvéolaires chez l’homme

           65 espèces (PNAS 2019)
           Legionella pneumophila sérogroupe 1 : 90% des cas humains

   son habitat : l’eau
       Naturel
       Artificiel : biofilm +++

La légionellose
    Présentation clinique
    Mode de contamination
    Facteurs de risque
    Diagnostic
        Culture
        IFD
        Sérologie
        Ag urinaire
        PCR
    Traitement
    Données épidémiologiques

    Surveillance
        Comment
        Ou?

Physiopathologie des infections à Légionelles

 Virulence de L. pneumophila : flagelles, pili, LPS, T2SS…….et
T4SS-B dot/icm  > 300 effecteurs
Dot : Defective in Organelle Trafficking – icm : IntraCellular Multiplication

   Le cycle intracellulaire des Légionelles
       Capacité de multiplication intracellulaire :
           Chez les amibes
           Dans les macrophages

   Les étapes
       La phagocytose
       La résistance à la fusion phagolysosomale
       L’association au RE
       La réplication dans la vacuole
       L’évolution de la vacuole
       Transmission

Cycle intracellulaire des Légionelles

     I. S. Franco, H. A. Shuman and X. Charpentier, Cellular Microbiology (2009) 11(10), 1435–1443

Echappement à la voie d’endocytose classique

Système dot/icm indispensable : système de sécrétion de type IV
Machner et al, annual report, NIH 2013

T4SS Legionella pneumophila : le système
dot/icm

           VirB                Dot/icm Legionella pneumophila
Agrobacterium tumefaciens      Nagai et al, Front. Microbiol. 2011

The Dot/Icm translocation apparatus

Isberg et al. Nat Rev Microbiol. 2009 January ; 7(1): 13–24.

Effecteurs de dot/icm

   Environ 300 effecteurs
   10% des gènes de Legionella
   Redondance majeure
   Fonction encore inconnue
    pour la majorité d’entre eux

Apport du séquençage du génome entier

    Gomez Valero et al, Cold Spring Harb Perspect Med, 2013

   80-90% de séquence commune (core génome)
   10% spécifique de souche

Analyse du génome de souches différentes
     protéines eucaryote-like

  Ankyrine repeat
 F-box
 U-box
 Mimétisme des fonctions
cellulaires
 Origine de ces gènes?
 Transfert horizontal de gènes
à partir des amibes
 Retrouvés chez d’autres bactéries
   intracellulaires : Coxiella,       PNAS Décembre 2018
   Mycobactéries, Rickettsies….

Dot/icm : complexité des
                      mécanismes

Molecular pathogenesis of infections caused by Legionella pneumophila, Newton et al, Clinical Microbiology Review, 2010

Recrutement vésiculaire

   RalF  Arf1(GEF)
   DrrA (SidM)  rab1(GEF)
   LidA : se lie à rab1
Stabilisation des vésicules à la LCV?

                         Ninio et al, 2007

Détourner les lipides de l’hôte

Prashar & Terebiznik, Current Opinion in Microbiology, 2015

Polyubiquitination des protéines

  Price et al, Front Cell Infect Immunol, 2014

Fonctions anti-apoptotiques des effecteurs de
dot/icm

            Isberg et al. Nat Rev Microbiol. 2009 January ; 7(1): 13–24.

Evolution de la vacuole
   Forme réplicative
        expression des facteurs de virulence
   Passage à une forme virulente infectieuse
       Déplétion en AA
       Accumulation de ppGpp

                             Manske, Cellular and Infection Microbiology, 2014

Passage d’une forme réplicative à une
forme virulente

Forme réplicative           Forme virulente
                            (infectieuse)
Capable de se multiplier    Incapable de se multiplier
Peu mobile                  Très mobile
Résistance au sodium        Sensibilité au sodium
Peu cytotoxique             Cytotoxique
Peu résistante aux stress   Résistance aux stress, aux antibiotiques,
                            aux biocides

pH des vacuoles contenant les
Légionelles

 Condition            Age          pH
 E. coli vivant       45 – 75 mn   5,6

 L. pneumophila       3–6h         7,4
 vivante
 L. pneumophila tuées 2 – 4h       5,5

 L. pneumophila       16-22H       5,6
 vivantes

Les stades ultimes de l’infection

   Sortie des Legionelles de la vacuole
   Sortie de la cellule (membrane plasmique)
   Pas d’apoptose avant stade avancé de réplication
    car dot/icm envoie des signaux anti-apoptotiques
   Formation de pores dépendante de la flagelline, de
    dot/icm ( Silveira et al, Infect. Immun. 2010)

Flieger et al, Microbial cell, 2018

Richards et al, Cellular microbiology and molecular ecology
of Legionella–amoeba interaction. Virulence, 2013

Contribution des amibes à la maladie

 Études in vitro
 Etudes in vivo
 Amibes : réservoir
de pathogènes opportunistes.

Réponse immunitaire innée à
      l’infection à Legionella

Jamilloux, Medecine et Sciences 2012

Conclusion

   Au centre de la virulence des Légionelles : le
    système de sécrétion de type IV dot/icm
   >300 effecteurs décrits à ce jour
   Fonction inconnue pour beaucoup d’entre eux
   Redondance fonctionnelle
   Capable de détourner au profit de la bactérie le
    trafic vésiculaire intracellulaire
   Action sur les phospholipides membranaires, les
    mécanismes d’apoptose….