Endotoxine et Lipopolysaccharide

Le lipopolysaccharide (LPS), ou endotoxine, est la molécule dominante du feuillet externe de la membrane externe des bactéries à Gram négatif. Contrairement aux exotoxines sécrétées, il s'agit d'un composant structurel de la cellule qui devient biologiquement actif lorsque les bactéries sont lysées : son ancre lipidique A est un puissant déclencheur de l'immunité innée, et en excès, elle est à l'origine de l'inflammation systémique de la septicémie à Gram négatif.

Definition

Le lipopolysaccharide est un glycolipide de la membrane externe des bactéries à Gram négatif composé d'un lipide A d'ancrage membranaire, d'un oligosaccharide central et d'un polysaccharide antigène O variable ; sa portion lipidique A est le principe endotoxique qui active la signalisation immunitaire innée.

Scope

Ce sujet aborde l'architecture du LPS (lipide A, oligosaccharide central et antigène O), comment sa partie lipidique A est détectée par le système immunitaire inné, et pourquoi l'endotoxine provoque une inflammation systémique. Il s'agit d'un sujet de référence en pathogénie bactérienne et il ne traite pas de la prise en charge clinique de la septicémie.

Core questions

• Quelles sont les trois régions structurelles du LPS, et quelle est la contribution de chacune ?
• Comment l'hôte reconnaît-il le lipide A, et par quelle voie de signalisation ?
• Pourquoi l'endotoxine produit-elle une inflammation systémique plutôt qu'une lésion localisée ?

Key concepts

• Lipide A (principe endotoxique)
• Oligosaccharide central
• Antigène O
• Reconnaissance TLR4-MD2
• Activation de l'immunité innée
• Endotoxine et septicémie à Gram négatif

Mechanisms

Le LPS possède trois régions : le lipide A, un phospholipide à base de glucosamine qui ancre la molécule et est responsable de son activité toxique ; un oligosaccharide central ; et l'antigène O, un polysaccharide répétitif qui varie entre les souches et contribue à la diversité sérologique. L'hôte détecte le lipide A par l'intermédiaire du complexe récepteur Toll-like 4 avec MD-2, la protéine de liaison au LPS et le CD14 délivrant le ligand ; son engagement déclenche une signalisation qui induit des cytokines pro-inflammatoires. Cette reconnaissance est protectrice à faible exposition mais, lorsque le LPS est abondant (comme dans une infection à Gram négatif disséminée), la même voie est à l'origine d'une réponse inflammatoire systémique excessive associée au choc septique.

Clinical relevance

La reconnaissance de l'endotoxine par l'immunité innée explique pourquoi la bactériémie à Gram négatif peut produire une inflammation systémique profonde, et la structure du LPS est à la base du sérotypage bactérien. Cette entrée résume la biologie de l'endotoxine à titre de référence et ne constitue pas un guide pour le diagnostic ou le traitement de la septicémie.

History

Le concept d'une endotoxine thermostable distincte des exotoxines sécrétées remonte à Richard Pfeiffer dans les années 1890. Le XXe siècle a élucidé sa chimie en tant que lipopolysaccharide et a localisé sa toxicité au lipide A, et le début du XXIe siècle a identifié le récepteur Toll-like 4 comme le capteur hôte de l'endotoxine, un travail reconnu dans les études de signalisation immunitaire innée.

Key figures

• Christian R. H. Raetz
• Bruce Beutler
• Ernst Th. Rietschel

Seminal works

• raetz-whitfield-2002
• beutler-rietschel-2003

Frequently asked questions

Pourquoi le LPS est-il appelé endotoxine plutôt qu'exotoxine ?

Il n'est pas sécrété mais fait partie intégrante de la membrane externe des bactéries à Gram négatif, libéré principalement lorsque la bactérie est endommagée ou lysée, contrairement aux exotoxines qui sont des protéines activement exportées.

Quelle partie du LPS est responsable de sa toxicité ?

L'ancre lipidique A est le principe endotoxique ; c'est la portion reconnue par le complexe TLR4-MD2 de l'hôte et le déclencheur de la réponse inflammatoire.