Invasion bactérienne et survie intracellulaire

Certaines bactéries ne se contentent pas de coloniser une surface de l'hôte : elles pénètrent dans les cellules hôtes et y survivent, acquérant ainsi une niche protégée à l'abri des anticorps, du complément et de nombreux antibiotiques. L'invasion exige que le pathogène déclenche ou détourne la machinerie d'internalisation de la cellule hôte, et la survie intracellulaire l'oblige à résister ou à remodeler les compartiments destructeurs dans lesquels il est introduit.

Definition

L'invasion bactérienne est l'entrée active d'une bactérie dans une cellule hôte, généralement en induisant le cytosquelette de l'hôte à l'internaliser ; la survie intracellulaire est la capacité du pathogène à persister et à se répliquer à l'intérieur de la cellule hôte, soit libre dans le cytosol, soit au sein d'une vacuole modifiée.

Scope

Ce sujet aborde la manière dont les bactéries pénètrent dans les cellules hôtes non phagocytaires, le contraste entre les modes de vie intracellulaires cytosoliques et vacuolaires, et les stratégies utilisées par les pathogènes pour persister à l'intérieur des cellules. Il s'agit d'un sujet de référence en pathogénie bactérienne et ne fournit pas de conseils cliniques.

Core questions

• Comment les bactéries induisent-elles les cellules non phagocytaires à les internaliser ?
• Qu'est-ce qui distingue un mode de vie intracellulaire cytosolique d'un mode de vie vacuolaire ?
• Comment les bactéries intracellulaires évitent-elles la destruction lysosomale et exploitent-elles les ressources de l'hôte ?

Key concepts

• Invasines et internalisation déclenchée
• Mécanismes d'entrée en fermeture éclair (zipper) versus à déclenchement (trigger)
• Effecteurs du système de sécrétion de type III
• Mode de vie cytosolique
• Mode de vie vacuolaire (phagosome modifié)
• Motilité basée sur l'actine et propagation de cellule à cellule

Mechanisms

L'invasion des cellules non phagocytaires suit deux grandes voies. Dans le mécanisme en fermeture éclair (zipper mechanism), une protéine de surface bactérienne (une invasine) se lie à un récepteur de l'hôte et engage progressivement la membrane pour engloutir la bactérie ; dans le mécanisme à déclenchement (trigger mechanism), des effecteurs sécrétés injectés par un système de sécrétion de type III remodèlent le cytosquelette d'actine de l'hôte pour produire des replis membranaires qui entraînent la bactérie à l'intérieur. Une fois à l'intérieur, les pathogènes divergent : les bactéries cytosoliques s'échappent de la vacuole d'entrée pour rejoindre le cytoplasme et peuvent exploiter l'actine de l'hôte pour se déplacer et se propager de cellule à cellule, tandis que les bactéries vacuolaires restent à l'intérieur d'un compartiment lié à la membrane qu'elles arrêtent ou remodèlent pour empêcher la fusion avec les lysosomes destructeurs. Dans les deux modes de vie, les pathogènes intracellulaires détournent les fonctions de la cellule hôte pour acquérir des nutriments et échapper à la destruction.

Clinical relevance

Une niche intracellulaire contribue à expliquer pourquoi certaines infections sont chroniques, récidivantes ou difficiles à éliminer, car les bactéries sont à l'abri de l'immunité humorale et des agents qui pénètrent mal dans les cellules. Cette entrée décrit l'invasion et la survie intracellulaire à titre de référence et ne constitue pas une base pour les décisions de traitement.

History

L'étude moléculaire de l'invasion a progressé grâce à l'identification de l'invasine chez Yersinia, qui conférait l'entrée dans les cellules cultivées, et grâce aux travaux sur Salmonella, Shigella et Listeria qui ont défini les mécanismes à déclenchement (trigger) et en fermeture éclair (zipper) ainsi que le contraste entre les modes de vie vacuolaires et cytosoliques, établissant les pathogènes intracellulaires comme un thème majeur de la microbiologie cellulaire.

Key figures

• Pascale Cossart
• Stanley Falkow
• Ralph Isberg
• Philippe Sansonetti

Seminal works

• finlay-1997-science
• pizarro-cerda-cossart-2006
• ray-2009

Frequently asked questions

Pourquoi une bactérie vivrait-elle à l'intérieur d'une cellule hôte ?

L'espace intracellulaire offre une protection contre les anticorps, le complément et de nombreux antibiotiques, ainsi qu'un accès aux nutriments de l'hôte, conférant au pathogène une niche protégée pour se répliquer.

Quelle est la différence entre un pathogène intracellulaire cytosolique et un pathogène vacuolaire ?

Les pathogènes cytosoliques s'échappent de la vacuole d'entrée et vivent librement dans le cytoplasme, se propageant souvent de cellule à cellule en utilisant l'actine de l'hôte, tandis que les pathogènes vacuolaires restent à l'intérieur d'un compartiment lié à la membrane qu'ils modifient pour éviter la destruction lysosomale.