Structure bactérienne II Flashcards
Flagelles, mouvement Chimiotaxie Quorum sensing Mécanisme de pathogénicité
Endoflagelles
Corps basal comme les flagelles externes
Anneaux S et M, mais pas d’annaux L et P
Dans l’espace périplasmique
Rotation de la cellule permet sa motilité
Mouvement de flagelle
Rotation, pas une ondulation
3 parties majeures de la flagelle Gram-
Corps basal : moteur
Crochet : Lien entre corps & filament
Filament : Composé d’une sorte de protéine
Anneaux de la flagelle
Anneau M : membrane
Anneau S : membrane partie supérieur
Anneaux M & S s’occupe de la rotation de la flagelle
Anneau P : peptioglycane
Anneau L : lipoposaccharide
Filament est composé de quoi
Flagelline
Partie centrala de la flagelle?
Vide, ce qui permet tous les éléments structuraux de traverser de la membrane int -> membrane externes
1) Corps 2) Crochet 3) Filament
Passage des ions dans la flagelle?
Induit un changement de conformation des protéines MotA et MotB qui provoque la rotation des anneaux. Élément de régulation permet la flagelle de tourner dans les 2 sens
MotA et MotB ne tourne pas
Sorte de mobilité bactérienne
Course en avant : sens anti-horaire
Culbute : sens horaire
Mobilité bactérienne Rhodobacter sphareoides
Rotation dans un sens + arrêt
Mobilité bactérienne E. coli
Course + culbute (pour changer de sens)
Mobilité bactérienne Sinorhizobium meliloti
Rotation dans un sens (culbute) + changement de vitesse
Twitching mobility
Pseudomonas aeruginosas et Myxococcus xanthus Pili de type 4 qui peut : S'attacher aux surfaces, Contraction des pili Mouvements via attachement-contraction
Pas très efficace pour le mouvement
Mouvement de Myxococcus
Bactérie glisse sur la surface en utilisant 2 moteurs : S&A
Mouvement plus lent que celui des flagelles
S : pili tire la cellule
A : pousse la cellule par la sécrétion de polysaccharides
Chimiotactisme - fréquence de culbute
Fréquence diminue quand la bactérie s’approche à la solution attractive plus concentrée.
C’est grâce à l’interaction entre récepteurs et molécule attractive
Chimiotactisme - sans gradient de [ ]
Mouvement aléatoire, car rien attire les bactéries
Temps et nombre de culbutes restent fixes
Chimiotactisme - avec gradient de [ ]
Les bactéries sont capables de reconnaître les produits attirant et se déplacer dans cette direction
Courses ont tendance à être plus longue, mais moins de pivotements (Contrôlé par la fréquence des culbutes)
Chimiotactisme - Transduction sensorielle
1) Chimiorécepteurs : protéines MCP
2) Transduction du signal : transmission du signal capté par les MCP jusqu’au moteur flagellaire par des protéine CheA,W,Y,Z
3) Adaptation : modification de la MCP par méthylation et déméthylation (protéines CheB et CheR)
E. coli - Types de récepteurs : trg
Positif pour la galactose, ribose
Positif —> aller vers
Négatif —> s’éloigner
E. coli - Types de récepteurs : tap
Positif pour les dipeptides
E. coli - Types de récepteurs : tar
Positif pour l’aspartate, maltose
Négatif pour nickel et cobalte
E. coli - Types de récepteurs : tsr
Positif pour sérine
Négatif pour benzoate et acétate
E. coli - Types de récepteurs : aer
Positif pour oxygène
Localisation des récepteurs MCP
Extrémités de la cellules bactériennes
Chimiotactisme (vidéo)
https://www.youtube.com/watch?v=HVIa440b8uM&list=PLGfgYSEVEjUNw5NMbCy_OvqBDofDiHj-o&fbclid=IwAR2BrzAEYJcJHtPFdf8GsM3vbpOro_UovUXXHBQlWDGmr7WXT5ro1F5uD4c
Culbute ou course?
CheR méthyle les MCP et maintient CheA phosphorylée
Culbute
Culbute ou course?
CheA en abs de signal phosphoryle CheY
Culbute
Culbute ou course?
CheB est phosphorylée par CheA
Course
Seulement la forme phosphorylé de CheB qui est capable de provoquer la course
Culbute ou course?
CheZ déphosphoryle CheY et termine le signal
Course
Culbute ou course?
CheY phosphorylée interagit avec corpuscule basale de la flagelle et induit une rotation horaire
Culbute
Adaptation sensorielle
- Modulation du niveau de méthylation des récepteurs MCP
- MCP est méthylée par CheR –> l’autophosphorylation de CheA = transmission u signal CW pour une culbute
- CheB déméthyle les MCP –> inhibe son autophosphorylation = transmission u signal CCW pour une course
- CheR se lie à la partie C-terminale des MCP (extrémité de la cellule)
État de phosphorylation de CheA est modulé par?
Présence du ligand et par l’action CheB et CheR
Transduction sensorielle : course
1) Molécule attirant capté par récepteurs MCP
2) Inhibe l’activité kinase de CheA
3) CheY, CheB ne sont pas phophorylées
4) Rotation CCW : course
MCP méthylée par CheR à taux constant : méthylation n’est pas affectée par les molécules attirants
Transduction sensorielle : culbute
1) MCP sans attirant stimule l’autophosphorylation de CheA
2) CheA phosphorylée peut donner son phosphate à CheY et CheB
3) CheY phosphorylée interagit avec FliM (interrupteur du moteur)
4) CheB phosphorylée enlève les groupements méthyle s des MCP
5) Rotation CW : culbute
Quorum sensing définition
Régulation de l’expression génique en répondant à la fluctuation de la densité cellulaire de la population
Communication entre bactéries du même ou de différentes espèces de Gram+ et Gram- : Bactéries est capable de savoir la densité cellulaire dans une population
Si le nombre de bactéries atteint un certain niveau (quorum)…
L’expression de certains gènes est induit ou réprimé
Quorum sensing exemples
Biofilms Production des facteurs de virulence Bioluminescence Conjugaison Compétence
Molécules de signalisation (AI)
Grande quantité de AI –> haute chance de réprimer certains gènes
Autoinducteurs de Gram-
acyl-homosérine lactone (AHL)
Très spécifique pour chaque type de bactéries
Vibrio fischeri Quorum sensing
LuxI produit un autoinducteur
Quand la [ ] de l’autoinducteur est élevée, il rentre passivement dans la cellule et active LuxR
LuxR activé cause la transcription des gènes impliquées dans l’émission de la lumière
Production de lumière chez Vibrio harveyi
LuxM responsable de la synthèse d’AI-1
AI-1 reconnu par protéine membranaire LuxN
Sans AI-1 : LuxN subit une réaction d’autophosphorylation et transfère son phosphate à LuxU –> LuxO qui réprime LuxR
Avec AI-1 : cascade de phosphorylation est inhibée ce qui permet l’expression de LuxR
2 types d’autoinducteurs
AI-1 :
hautement spécifique, utilisé pour communiquer avec les bactéries de la MÊME espèce (luxM)
AI-2 :
permet la communication entre les bactéries de la même et de différentes espèces (luxS)
Circuit de quorum sensing chez Vibrio harveyi
- L’intensité de la lumière produite dépende de l’intégration des signaux déclenchés par AI-1 et AI-2
- AI-2 interagit avec LuxP, inhibe l’activité d’autophosphorylation de LuxQ,
Quantité de AI-1 et AI-2 dépendent du nombre de cellules
- Avec la présence de beaucoup de cellules, il y a déphosphorylation de LuxO qui permet la “création” de la lumière par LuxR
Salmonella typhimurium quorum sensing: operon Lsr
Pas de production de lumière chez Salmonella, mais de la virulence
Certains autoinducteurs du type AI-2 marche chez quelles espèces?
La [ ] d’autoinducteur est plus haute chez les souches pathogène —> lumière
Quorum sensing chez Gram+
- Les autoinducteurs sont des peptides
- Polypeptide produit dans le cytoplasme, clivé et
secrété à l’extérieure de la cellule - Peptides se lient à une protéine membranaire (sensor kinase), qui phosphoryle une protéine régulatrice (response regulator)
Pouvoir pathogène
Capacité de causer une maladie chez l’hôte
Virulence
Intensité du pouvoir pathogène (combien de bactéries doivent envahir l’hôte pour causer la maladie)
Les bactéries pathogénique pour infecter un hôte doivent…
- Accéder à un hôte réceptif par une porte d’entrée préférée
- Adhérer aux tissues et aux cellules de l’hôte et y rentrer (étapes
d’adhésion et d’invasion) - Franchir les défenses de l’hôte et y résister
- Se nourrir et sécréter des toxines (endommagement des tissues de l’hôte)
- Sortir de l’hôte pour se transmettre à d’autres hôtes réceptifs.
Voies d’entrées des principales bactéries pathogènes chez l’homme
Yeux Nez Bouche Organe reproductif & anus Follicules de cheveux Morsures d'insectes Coupure Contact avec la peau
Infection, 1ère étape: adhésion
- Attachement des bactéries à des sites préférées (site de colonisation)
- Interaction moléculaire entre une protéine bactérienne (adhésine) et un récepteur sur la cellule de l’hôte (intégrine)
Adhésine sont trouvées où?
Sur la surface des bactéries :
Fimbrae
Paroi
Glycocalyx (capsule_
Intégrines
Glycoprotéines trouvées sur la surface des cellules eucaryotes
Étape 2: invasion
L ’entrée des bactéries dans les cellules de l ’hôte
- Attachement avant invasion (Salmonella, Shigella,
E.coli, Yersinia) - Production des invasines et entrée dans la cellule
- Multiplication intracellulaire
- Dissémination via la circulation sanguine ou par la contacte entre les cellules
Invasines
Protéines sécrétées par les bactéries
Les invasines déclenchent le réarrangement des filaments d’actine de la cytosquelette à proximité de la membrane
Les bactéries utilisent l’actine pour envahir l’hôte
Production des invasines
- Transportée dans le cytoplasme de la cellule de l’hôte, via un système de sécrétion de type III
- Réarrangement du cytosquelette de la cellule (polymérisation et dépolymérisation des filaments d’actine)
- Phagocytose des cellules bactériennes, suivi par la rupture de la membrane vacuolaire
- Les bactéries peuvent multiplier dans le cytoplasme
Modèle d’invasion: Shigella
- Attachement de Shigella à des cellules M de l’épithélium intestinale
- Bactéries transférées à un macrophage
- Libération des cellules de Shigella
- Envahissement des cellules muqueuses via les intégrines
- Multiplication des Shigella dans le cytoplasme
- Les bactéries utilisent l’actine cellulaire pour se déplacer
Modèle d’invasion: Salmonella
- Attachement de Salmonella à les cellules épithéliales
- Production d’invasines, polymérisation et dépolymérisation de l’actine
- Endocytose de la Salmonella
- Multiplication de Salmonella dans le vacuole
Nutrition et la pathogénicité : acquisition du fer
Fer: élément essentiel pour la croissance, rôle dans le transport des électrons
Fer sous forme Fe3+ est peu soluble, et n ’est pas libre
Fer complexé avec des protéines: hème, ferritine (intracell.),
transferrine et lactoferrine (extracell.)
Bactéries :
• Sidérophores
• Utiliser la lactoferrine
• Hémolysine
Sidérophore
Molécule importante pour capturer le fer grâce à leur haute affinité. Capable de voler des molécules de fer de l’hôte infecté
Sidérophores sont des facteurs de virulence, car ils sont plus dangereux que ceux qui ne les ont pas
Toxines
Molécules toxiques libérées par des bactéries
Endotoxines
- Composant lipidique des protéines
- Gram-
- Insérées dans la membrane externe
Ex: lipideA du LPS qui stimule l’inflammation et peut provoquer le choc septique.
Exotoxines
- Protéines qui ciblent les membranes ou des protéines intracellulaires de l’hôte ou qui hyper-activent le système immunitaire
- Gram + et -
- Protéines avec activités enzymatiques (métalloprotéase, ADP-ribosyl transférase)
Ex: toxine diphtérique, botulique, tétanique, entérotoxine
Résistance à la phagocytose
- Capsule et formation de biofilms
- Antigènes O (résistance au sérum)
- Protéines qui empêchent le phagocytose (Protéine II de Neisseria, M de Streptococcus)
- Multiplication intracellulaire
Antigènes O
Portion antigénique du lipopolysaccharide (LPS) des Gram-
Capsule
Enveloppe qui peut entourer la paroi de certaines bactéries
Variation antigénique
Changements des protéines antigéniques (flagelles, pili)
Variation antigénique, so le système immunitaire ne reconnaît plus la bactérie (Retarde la reconnaissance)
Types de variation antigénique
Inversion génique
Conversion génique -> changement d’un gène qui crée un nouveau type de pili (surtout pili qui est reconnu par le syst. immunitaire)
Variation antigénique chez Salmonella thyphimurium
- Le système immunitaire est capable de monter une réponse contre la flagelline
- Normalement la bactérie exprime la flagelline H2 et pas la flagelline H1
- Le promoteur de la flagelline se trouve dans une région qui est sujet à inversion
- L’inversion génique empêche l’expression de H2 et permet l’expression de la
flagelline H1 - La bactérie change le type de flagelline et échappe à la récognition du système
immunitaire de l’hôte
Variation antigénique chez Niesseria gonorrhoeae
Conversion génique :
Dans la synthèse des pili, il y a un promoteur et un gène structural exprimé (1 type à la fois).
Durant l’infection, on peut changer le gène/structure du pili par de l’ADN des bactéries mortes qui peuvent être insérée dans la région d’expression
