Étude des voies d’internalisation de l’entérotoxine STb d’Escherichia coli dans des lignées cellulaires

Abstract

L’entérotoxine stable à la chaleur STb est produite par les Escherichia coli entérotoxinogènes (ETEC). Son rôle dans la diarrhée post-sevrage porcine est établi. L’internalisation de STb a été observée dans des cellules épithéliales intestinales humaines et de rat. Cependant, le mécanisme d’internalisation n’est pas totalement compris, particulièrement dans le jéjunum porcin, la cible in vivo de STb. Par la cytométrie en flux, nous avons examiné l’internalisation de STb couplée à un marqueur fluorescent dans les cellules épithéliales intestinales porcines IPEC-J2 et les fibroblastes murins NIH3T3. Nos résultats révèlent que l’internalisation de STb est températureindépendante dans les IPEC-J2 tandis qu’elle est température-dépendante dans les NIH3T3, où la réorganisation de l’actine est aussi nécessaire. Toutefois, les niveaux de sulfatide, le récepteur de STb, sont semblables à la surface des deux lignées. Le sulfatide est internalisé à 37°C de façon similaire entre les deux types cellulaires. La rupture des lipid rafts, les microdomaines membranaires contenant le sulfatide, par la méthyl-βcyclodextrine ou la génistéine, n’affecte pas l’internalisation de STb dans les deux lignées. Notre étude indique que le mécanisme d’internalisation de STb est dépendant du type cellulaire. L’activité de la cellule hôte peut être requise ou non. Le récepteur de STb, le sulfatide, n’est pas directement impliqué dans ces mécanismes. L’internalisation activité cellulaire-dépendante suggère une endocytose, nécessitant la réorganisation de l’actine mais pas les lipid rafts. L’internalisation de STb est donc un processus complexe dépendant du type cellulaire, qu’il apparait plus relevant d’étudier dans des modèles cellulaires représentatifs des conditions in vivo.

Heat-stable enterotoxin b (STb) is one of the toxins produced by enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) and its role in swine post-weaning diarrhea is well established. Internalization of STb in intestinal human and rat epithelial cells has been shown by previous studies. However, the uptake mechanism is still not fully understood, especially in porcine jejunum epithelium, the in vivo STb target. Using flow cytometry, we studied internalization of fluorescently-labelled STb in porcine epithelial intestinal IPEC-J2 and murine fibroblast NIH3T3 cell lines. Our results revealed that STb is internalized in both cell lines. Toxin uptake is not dependent on the temperature in IPEC-J2 cells, whereas it is in NIH3T3 fibroblasts. Actin reorganization is only required for STb internalization in NIH3T3 cells. However, membrane sulfatide, the toxin receptor, is similarly present in both cell lines and similarly internalized with time at 37°C. Disruption of lipid rafts, known to contain sulfatide, with inhibitors (methyl-βcyclodextrin or genistein), did not affect toxin uptake in both cell lines. Altogether, these data indicate that STb internalization mechanisms are cell-type dependent. Moreover, uptake can depend on host cell activity or not. Sulfatide, the toxin receptor, is not directly involved in these mechanisms. Uptake independent on cell activity occurs in porcine intestinal epithelium. The cell activity-dependent uptake suggests an endocytosis, which requires actin rearrangement and is not mediated by lipid rafts. STb internalization is therefore a complex process varying upon cell type, which should preferentially be studied in cellular models representative of in vivo conditions, such as porcine cell lines.