Étude de la pathogenèse de l’infection et de l’inflammation causées par des souches de Streptococcus suis de différentes origines

Abstract

Streptococcus suis est l’un des plus importants pathogènes bactériens du porc, causant des pertes économiques substantielles à l’industrie porcine. De plus, c’est un agent zoonotique représentant de sérieux risques pour la santé humaine. Cette bactérie cause diverses pathologies, dont la méningite, la mort subite et le choc septique sont les plus fréquentes. Ces pathologies sont la conséquence d’une inflammation exacerbée caractéristique de l’infection systémique et du système nerveux central (SNC). Des différents systèmes de classification, le sérotypage et le « multilocus sequence typing » sont les plus utilisés pour S. suis. Bien qu’il existe 35 sérotypes, la quasi-totalité des études a utilisé des souches "classiques" européennes et/ou asiatiques appartenant aux types alléliques (STs) 1 ou 7 du sérotype 2, et ce en dépit du fait que S. suis est une bactérie hautement hétérogène génétiquement et phénotypiquement. Nos connaissances sont donc basées presque exclusivement sur celles-ci, mais ont été extrapolées à l’ensemble des souches de S. suis. Par conséquent, il y a un manque critique d’information sur le rôle des composants de S. suis de différentes origines dans la virulence et la pathogenèse, de même que sur la réponse inflammatoire induite. Ainsi, l’objectif de cette thèse était de mieux comprendre la pathogenèse de l’infection et l’inflammation causées par S. suis à l’aide de souches différentes et d’évaluer l’impact de ces différences sur celles-ci. Dans un premier temps, nous avons démontré que les composants de surface, dont la capsule polysaccharidique, l’antigène I/II et les acides lipotéichoïques, ainsi que leurs rôles et leurs propriétés, peuvent différer selon l’origine de la souche (le sérotype, le ST ou le lieu géographique) en raison de leur bagage génétique et de leurs caractéristiques phénotypiques. De plus, le choix de la souche et du modèle expérimental peut créer un biais important dans les études de virulence et de pathogenèse et affecter les conclusions qui en découlent. D’autre part, nous avons démontré que les cellules de l’hôte du compartiment systémique reconnaissent des composants conservés de S. suis à l‘aide de la voie des « Toll-like receptors » et de la signalisation MyD88-dépendante en aval, menant à l’induction d’une réponse inflammatoire, à laquelle participe les monocytes et les neutrophiles sanguins. Toutefois, l’amplitude de cette réponse est modulée par le bagage génétique et les caractéristiques phénotypiques de la souche. Bien que bénéfique pour l’hôte, l’inflammation induite doit être contrôlée, car trop peu d’inflammation permet à la bactérie de se répliquer, tandis qu’une inflammation exacerbée cause des dommages tissulaires, évolutions qui peuvent toutes deux être mortelles pour l’hôte. Enfin, le SNC est très sensible à l’infection par S. suis et répond rapidement et agressivement à sa présence par l’entremise d’une réponse inflammatoire exacerbée localisée, qui est, plus souvent qu’autrement, néfaste pour l’hôte. Cependant, la reconnaissance de S. suis dans le SNC ne nécessite pas la signalisation MyD88-dépendante. De plus, l’infiltration des monocytes et des neutrophiles est une conséquence de l’inflammation induite, ce qui indique que ce sont les cellules résidentes qui en sont responsables, bien que les leptoméninges n’y participent peu.

Streptococcus suis is one of the most important porcine bacterial pathogens and is responsible for substantial economic losses to the swine industry. Moreover, it is also a zoonotic agent representing serious risks to human health. This bacterium causes a variety of pathologies, of which meningitis, sudden death, and septic shock are the most frequent, and which are the consequence of an exacerbated inflammation that characterizes the systemic and central nervous system (CNS) infections. Of the different classification systems, serotyping and multilocus sequence typing are the two most commonly used for S. suis. Though 35 serotypes exist, nearly all studies have used "classical" European and/or Asian serotype 2 sequence type (ST) 1 or 7 strains, regardless of the fact that S. suis is a highly heterogenous bacterium, both genetically and phenotypically. As such, our knowledge is based almost exclusively on these strains, yet it has been extrapolated to the entire S. suis population. This demonstrates the clear lack of information on the role of S. suis components from different origins in its virulence and pathogenesis, as well as in the induced inflammatory response. Consequently, the main objective of this thesis was to better understand the pathogenesis of the infection and the inflammation caused by S. suis using different strains and to evaluate the impact of these differences on pathogenesis and inflammation. Firstly, we demonstrated that surface components, including the capsular polysaccharide, antigen I/II, and lipoteichoic acids, as well as their roles and properties, may vary according to the origin of the strain used (serotype, ST, geographical isolation) due to differences in genetic background and phenotypic characteristics. Furthermore, the choice of strain and experimental model can introduce an important bias in virulence and pathogenesis studies that can affect the conclusions reached. Alongside, we demonstrated that systemic compartment host cells recognize conserved components of S. suis via the Toll-like receptor pathway and downstream MyD88-dependent signaling, which leads to the induction of an inflammatory response in which blood monocytes and neutrophils participate. However, the magnitude of this response is modulated by the genetic background and phenotypic characteristics of the strain. Though beneficial for the host, the induced inflammation must be controlled, as too little inflammation allows the bacteria to replicate, while exacerbated inflammation causes tissue and organ damage. Indeed, these two outcomes may result in host death. Finally, the CNS is extremely sensitive to S. suis infection and quickly and aggressively responds to its presence via an exacerbated inflammatory response that will remain localized and that is, more often than not, detrimental to the host. However, recognition of S. suis in the CNS does not necessarily require MyD88-dependent signaling. Moreover, infiltration of blood monocytes and neutrophils is a consequence of the induced inflammation, which indicates that resident cells are responsible for this response, though the leptomeninges do not appear to greatly participate therein.