Caractérisation et délétion de tous les systèmes d'adhésion connus de Salmonella enterica sérovar Typhi

Abstract

Les fimbriae sont des structures protéiques extracellulaires retrouvées chez une vaste diversité de bactéries. Ces structures ont fait l’objet de nombreuses études et sont maintenant reconnus pour leur implication dans l’adhésion et l’invasion aux cellules eucaryotes, mais aussi dans la production de biofilms. Ils sont groupés selon leur voie de sécrétion. Certains utilisent une machinerie spécifique et individuelle, c’est le cas des pili de type IV, tandis que d’autres utilisent la voie de sécrétion générale suivit d’une voie spécifique telle que la voie du chaperon-placier (« Chaperon Usher Pathway ») (fimbriae CUP) ou la voie de nucléation précipitation (« nucleation precipitation pathway ») (Curli). Malgré toutes les connaissances actuelles concernant les fimbriae, très peu d’informations sont disponibles quant aux fimbriae de Salmonella enterica sérovar Typhi (S. Typhi). Ce pathogène unique à l’homme est l’agent étiologique de la fièvre typhoïde. Puisque les fimbriae sont reconnus pour être impliqués dans l’adaptation à l’hôte, nous avons décidé d’étudier davantage l’arsenal fimbriaire de S. Typhi, dans l’espoir d’identifier des facteurs de virulence uniques à S. Typhi et impliqués dans la ségrégation de l’hôte. La souche S. Typhi ISP1820 possède 14 opérons codant pour des systèmes d’adhésion, mais plusieurs contiennent des pseudogènes et leur expression n’a jamais été observée in vitro. Afin d’étudier les systèmes d’adhésion de S. Typhi, nous avons supprimé chaque opéron du génome individuellement et cumulativement à l’aide une technique de mutagénèse par échange allélique. Ainsi, nous avons testé chaque mutant individuel et la souche mutante pour tous les systèmes d’adhésion dans plusieurs essais tels que des infections de cellules épithéliales et de macrophages, de mobilité et de formation de biofilm. Nous avons aussi évalué l’expression des fimbriae lors de différentes conditions de croissance en laboratoire par RT-PCR. Tous les tests réalisés nous ont permis de découvrir que plusieurs opérons fimbriaires de S. Typhi sont opérationnels et utilisés pour différentes fonctions par la bactérie.

Fimbriae are extracellular proteinaceous appendages found in many bacteria. They are widely studied and believe to be implicated in several cellular functions such as adhesion, invasion of eukaryotic cells, and biofilm production. They are classified depending on their pathway of secretion: some, like type IV pili, use self-specific machinery, while others use the general secretory pathway followed by their own assembly pathway such as the Chaperon Usher Pathway (CUP fimbriae) and the nucleation precipitation pathway (curli). Despite everything that is known about these structures, little has been discovered regarding fimbrial systems of Salmonella enterica serovar Typhi (S. Typhi). This pathogen is a human restricted serovar and the etiological agent of typhoid fever. Since fimbriae have been implicated in host adaptation, we have decided to further study S. Typhi fimbrial arsenal in the hope of uncovering virulence factors unique to S. Typhi and implicated in host specificity. The S. Typhi ISP1820 strain carries 14 operons encoding for fimbrial structures, but many are believed pseudogenes or are not expressed in vitro. In order to study these different adhesion systems in S. Typhi, we have deleted each one individually and cumulatively by allelic exchange mutagenesis. Hence, we have tested every individual mutation and the mutant strain deprived of all 14 operons in many different assays including epithelial cell and macrophage infection, mobility, and biofilm formation. We also evaluate expression during growth under laboratory conditions by RT-PCR. These experiments have allowed us to discover that many of S. Typhi fimbriae are functional, expressed, and used by the bacteria in many different processes.