Toxines bactériennes et exotoxines

Les exotoxines sont des protéines sécrétées par les bactéries qui endommagent les cellules hôtes, souvent à des sites éloignés de l'organisme infectieux et à des concentrations extrêmement faibles. Comptant parmi les poisons biologiques les plus puissants connus, elles sont responsables d'une grande partie des lésions tissulaires spécifiques observées dans des maladies telles que la diphtérie, le choléra, le tétanos et le botulisme. Elles ont également influencé la compréhension de la pathogenèse et le développement des vaccins.

Definition

Une exotoxine est une protéine soluble sécrétée (ou libérée) par des bactéries qui agit sur les cellules hôtes pour provoquer des dommages ; beaucoup sont des toxines AB, où un composant de liaison (B) délivre un composant enzymatiquement actif (A) dans la cellule cible.

Scope

Ce sujet aborde les principales classes structurelles et fonctionnelles des toxines protéiques bactériennes, l'architecture AB (liaison et activité) partagée par nombre d'entre elles, leurs principaux modes d'action sur les cellules hôtes, ainsi que leur relation avec les maladies et les vaccins anatoxiques. Il s'agit d'un sujet de référence ; il ne traite pas de la prise en charge clinique d'une intoxication.

Core questions

• Comment les toxines protéiques bactériennes sont-elles structurées, et comment la conception AB sépare-t-elle la liaison de l'activité ?
• Par quels mécanismes enzymatiques ou membranaires les exotoxines endommagent-elles les cellules hôtes ?
• Comment les exotoxines sont-elles liées à des maladies spécifiques et aux vaccins basés sur les anatoxines ?

Key concepts

• Exotoxine versus endotoxine
• Architecture des toxines AB
• Toxines ADP-ribosylantes (par exemple, diphtérie, choléra, coqueluche)
• Toxines formant des pores
• Neurotoxines (tétanos, botulisme)
• Superantigènes
• Vaccins anatoxiques

Mechanisms

De nombreuses exotoxines partagent une organisation AB : une partie B se lie à un récepteur de la cellule hôte et médie l'entrée, tandis qu'une partie A transporte l'activité enzymatique dans le cytosol. Les activités courantes du domaine A comprennent l'ADP-ribosylation de cibles hôtes (la toxine diphtérique inactive le facteur d'élongation 2 pour arrêter la synthèse protéique ; la toxine cholérique modifie une protéine G pour déréguler l'AMP cyclique), la protéolyse des protéines SNARE neuronales par les neurotoxines tétanique et botulique, et d'autres modifications covalentes. Une classe distincte, les toxines formant des pores, s'insère dans les membranes hôtes pour perturber leur intégrité, et les superantigènes agissent en établissant des liaisons croisées entre les récepteurs du CMH et des lymphocytes T pour déclencher une libération massive de cytokines. Étant donné que le site actif est responsable de la toxicité, les toxines chimiquement inactivées (anatoxines) conservent leur immunogénicité et constituent la base de plusieurs vaccins.

Clinical relevance

Les exotoxines expliquent les signes spécifiques de plusieurs maladies bactériennes classiques et constituent la base antigénique des vaccins anatoxiques, tels que ceux contre la diphtérie et le tétanos. Cette entrée résume la biologie des toxines à titre de référence et n'est pas un guide pour le diagnostic ou le traitement des intoxications.

History

Les toxines bactériennes furent parmi les premiers facteurs de virulence identifiés : les travaux de la fin du XIXe siècle sur les toxines diphtérique et tétanique ont directement conduit aux antitoxines et aux vaccins anatoxiques du début du XXe siècle. Des études moléculaires ultérieures ont élucidé l'architecture AB et les activités enzymatiques qui définissent les principales familles de toxines, reliant des lésions biochimiques spécifiques à la maladie.

Key figures

• Alison D. O'Brien
• R. John Collier
• Joseph T. Barbieri

Seminal works

• schmitt-1999
• henkel-2010

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une exotoxine et une endotoxine ?

Une exotoxine est une protéine sécrétée avec une activité spécifique, souvent enzymatique, qui peut agir loin de la bactérie, tandis que l'endotoxine est le lipopolysaccharide de la membrane externe des bactéries Gram-négatives, principalement libéré lors de la lyse cellulaire, qui déclenche une inflammation généralisée.

Qu'est-ce qu'une anatoxine ?

Une anatoxine est une toxine bactérienne qui a été chimiquement inactivée de manière à ne plus causer de dommages, mais qui provoque toujours une réponse anticorps protectrice, ce qui est le principe des vaccins contre la diphtérie et le tétanos.