Rôle des composants de surface dans la pathogenèse de l’infection causée par Streptococcus suis

Abstract

Les infections causées par les bactéries encapsulées d’importance en médecine humaine et vétérinaire, telle que Streptococcus suis, représentent un sérieux problème économique et en santé publique. La capsule polysaccharidique (CPS) et les protéines de surface sont des composants clés de la pathogenèse de S. suis en interagissant en première ligne avec les cellules de l’hôte durant la colonisation ainsi que lors de la dissémination de la bactérie pendant la phase systémique.

Streptococcus suis comporte 35 sérotypes basés sur l'antigénicité de la CPS. Or, l’impact de la structure et de la composition de la CPS, notamment la présence de l’acide sialique, sur ses propriétés fonctionnelles a été peu étudié. Pour leur part, les protéines de surface sont des cibles de choix pour des vaccins sous-unitaires, cependant plusieurs protéines caractérisées ont des rôles encore inconnus.

Les objectifs généraux de cette thèse sont, en premier lieu, de (i) investiguer l’impact de la structure et de la composition de la CPS dans la virulence de S. suis, (ii) d'étudier le rôle de l’acide sialique sur la synthèse et l’exportation de la CPS chez S. suis, et à titre de comparaison, chez le Streptococcus du groupe B (GBS) et (iii) d'étudier le rôle de certaines protéines de surface de S. suis, ayant à présent des fonctions inconnues, dans la pathogenèse de l’infection.

Les résultats présentés dans cette thèse démontrent premièrement que la CPS de S. suis est un important facteur antiphagocytaire indépendamment du sérotype testé. Des mutants déficients dans la synthèse de la CPS ont été produits chez S. suis sérotype 14 et ont permis de démontrer des propriétés antiphagocytaires similaires au sérotype 2. Ensuite, des souches de quatre différents sérotypes de S. suis ont été génétiquement modifiées afin d’exprimer une CPS d’un sérotype différent. Il y été ainsi démontré, sous un même bagage génétique, que la CPS de S. suis possédait effectivement des propriétés similaires entre les sérotypes testés. Afin d’étudier l’effet de la composition de la CPS sur la virulence, et plus précisément le rôle de l’acide sialique contenu dans la CPS, nous avons caractérisé différents mutants des enzymes impliqués dans la sialylation de la CPS chez S. suis mais également chez GBS, à titre de modèle de comparaison. Nous avons confirmé avec plusieurs mutants le rôle critique de l’acide sialique dans la synthèse de la CPS chez S. suis, contrairement à GBS.

En étudiant le rôle des protéines de surface liant le facteur H humain (Fhb et Fhbp) dans la pathogenèse de S. suis, nous avons également démontré que la CPS participait aussi au recrutement du facteur H à la surface bactérienne. Les tests in vitro ont pu démontrer que le facteur H recruté à la surface de S. suis par Fhb et Fhbp favorisait l’adhésion aux cellules épithéliales et endothéliales. Finalement, il a été démontré que la protéine de surface ‘Sao’, malgré ses propriétés immunogéniques, ne représente pas un facteur de virulence critique pour S. suis.

Infections caused by encapsulated bacteria of importance in human and/or veterinary medicine, such as Streptococcus suis, represent a serious economic or public health problem. The capsular polysaccharide (CPS) and surface proteins are key components of S. suis pathogenesis by interacting with host cells during colonization and bacterial dissemination within the host during the systemic phase of the infection. S. suis can be classified into 35 serotypes based on the CPS antigenicity. However, the impact of the CPS structure and composition, mainly the presence of sialic acid, on its functional properties has been little studied. In addition to the CPS, S. suis expresses several surface proteins. Yet, several characterized immunogenic proteins which have potential as sub-unit vaccine candidates, have unknown role in the pathogenesis of the infection caused by S. suis. The general objectives of this thesis are (i) demystify the impact of CPS structure and composition in the virulence of S. suis, (ii) study the role of sialic acid on CPS synthesis and exportation in S. suis, and for comparison, in Group B Streptococcus (GBS) and (iii) study the role of some uncharacterized surface proteins in the pathogenesis of the infection caused by S. suis. The results presented in this thesis demonstrated that the CPS expressed at the surface of S. suis is an important antiphagocytic factor independent of the tested serotype. Mutants deficient in CPS synthesis were produced in S. suis serotype 14 and results showed that this CPS has similar antiphagocytic properties that those of serotype 2 CPS. Furthermore, strains of four different S. suis serotypes were genetically engineered in order to express a CPS of a different serotype. It has thus been demonstrated, under the same genetic background, that S. suis CPS possesses similar properties among the serotypes evaluated, despite different compositions. In order to study the effect of CPS composition on virulence, and more v precisely that of capsular sialic acid, we have characterized different mutants of the enzymes involved in sialylation of the CPS in S. suis, but also in GBS, as a comparison model. We confirmed with several mutants the critical role of sialic acid in CPS synthesis in S. suis, in contrast to GBS. By studying the role of factor H binding proteins (Fhb and Fhbp) in the pathogenesis of S. suis, we also demonstrated that the CPS is also implicated in the recruitment of factor H to the bacterial surface. The in vitro tests showed that factor H recruited at the surface of S. suis (partially by Fhb and Fhbp) promotes adhesion to epithelial and endothelial cells. Finally, it was demonstrated that the surface protein ‘Sao’, despite its immunogenic properties, is not a critical virulence factor for S. suis.