Modifications des propriétés de surface

L’un des mécanismes de résistance aux peptides antimicrobiens les plus important est d’empêcher les peptides d’intéragir avec l’enveloppe bactérienne (Breukink & de Kruijff, 2006). En effet, la nature cationique des peptides antimicrobiens leur permet d’interagir avec les molécules de l’enveloppe bactérienne qui possédent une charge nette négative telles que le peptidoglycane, la plupart des phospholipides, le lipide A (bactéries à Gram négatif) ou les acides teichoïques (bactéries à Gram positif). Ce mécanisme de résistance est donc basé sur la diminution des interactions électrostatiques, ce qui entraine une réduction de l’affinité du peptide pour l’enveloppe bactérienne (Figure 14d) (Peschel & Sahl, 2006). Cependant, la nature différente de la paroi des bactéries à Gram positif et à Gram négatif apporte un certain niveau de spécificité quant à la modification des propriétés de surface.

La paroi des bactéries à Gram positif est fortement chargée négativement à cause de l’abondance de groupements phosphates dans la structure des acides teichoïques du peptidoglycane. Certaines souches bactériennes telles que S. aureus, L. monocytogenes et certains Streptococcus incorporent de grandes quantités de résidus D-alanine réduisant la charge négative globale de l’enveloppe (Nizet, 2006). Chez S. aureus, cette D-alanylation est réalisée par quatre gènes (dltABCD) organisés en opéron. La rupture de cet opéron abolie la résistance aux défensines et augmente la sensibilité à une large variété d'autres peptides antimicrobiens cationiques allant des peptides porcins en feuillet  (protégrines) aux peptides

Caractérisation et mode d’action de la warnéricine RK, un peptide anti-Legionella 59 en hélice α tels que la magainine 2 (Peschel et al., 1999). De même, le mécanisme le plus important conférant une résistance à la nisine est de rendre le lipide II inacessible pour le peptide. Pour ce faire, la bactérie utilise les charges positives apportées par les résidus D- alanines pour modifier la charge globale de l’enveloppe bactérienne et ainsi empêcher la nisine d’agir (Breukink & de Kruijff, 2006).

D’autres bactéries ont développé des modifications de leur membrane plasmique. Ainsi, certains S. aureus présentent au niveau de leur membrane cytoplasmique du lysylphosphatidylglycérol, un phospholipide dérivé du phosphatidylglycérol (PG) modifié par un résidu L-lysine, lui conférant une charge globale positive (Figure 15).

Figure 15 : Voie d’aminoacylation ARNt-dépendante du phosphatidylglycérol membranaire chez S. aureus (Roy et al., 2009).

Cette modification est codée par le gène mprF qui possède des homologies de séquences avec des gènes de bactéries à Gram positif et négatif de P. aeruginosa, Bacillus anthracis, Mycobacterium tuberculosis et E. faecalis (Peschel et al., 2001).

Chez les bactéries à Gram négatif, la charge négative du LPS due à la richesse en groupement phosphate du lipide A favorise l’adsorption des peptides (Nizet, 2006). Ainsi, des modifications de la charge globale du LPS entraînent une augmentation de la résistance de certaines bactéries aux peptides antimicrobiens. S. enterica et P. aeruginosa, par exemple, incorporent des molécules d’aminoarabinoses chargées positivement, réduisant ainsi l’affinité

Caractérisation et mode d’action de la warnéricine RK, un peptide anti-Legionella 60 des peptides antimicrobiens et augmentant la résistance des bactéries (Ernst et al., 2001). Beaucoup d’espèces bactériennes à Gram négatif possèdent les gènes pmr responsables du transfert de l’aminoarabinose au lipide A suggérant que cette modification est une caractéristique étendue chez les bactéries à Gram négatif (Miller et al., 2005). Une autre voie de résistance est l’incorporation d’acides gras supplémentaires au lipide A (Peschel, 2002). Chez S. typhimurium, cette modification est sous la dépendance du gène pagP qui code une protéine de la membrane interne ou périplasmique. De plus, l’acylation du lipide A réduit la perméabilité de la membrane externe et confère une résistance accrue au peptide synthétique C18G (Guo et al., 1998). Un homologue de la protéine PagP a été décrit chez Legionella pneumophila, la protéine Rcp. C’est une protéine impliquée dans la virulence de la bactérie et dans l’infection intracellulaire d’hôtes eucaryotes. Elle est présente chez plusieurs sérogroupes et espèces de Legionella ce qui tendrait à montrer sa vaste distribution au sein de ce phylum. Elle est également impliquée dans la résistance accrue de Legionella aux peptides antimicrobiens C18G et également la polymyxine B (PmB), contrairement à la protéine PagP de Salmonella (Robey et al., 2001).

Pour les peptides antimicrobiens dont l’action est médiée par un récepteur spécifique, une modification de ce récepteur entraîne une résistance accrue de la souche au peptide. Ce mécanisme de résistance est très fréquent dans la résistance aux antibiotiques. C’est le cas, par exemple, de la vancomycine qui intéragit avec le lipide II. La conversion de la D-alanine terminal en D-Lactate conduit à une chute de l’affinité de l’antibiotique pour le lipide II, rendant ainsi l’antibiotique inefficace (Arthur & Courvalin, 1993). La mésentéricine Y105 est une bactériocine de sous-classe IIa qui intéragit avec EII(Man) (t), une perméase PTS de la famille mannose chez L. monocytogenes. Le domaine IICMan-IIDMan membranaire de la perméase sert de molécule d’ancrage ou de récepteur spécifique. La délétion du gène codant la protéine IIDMan conduit à la résistance de la bactérie vis-à-vis de la mésentéricine Y105 (Dalet et al., 2001) tandis que son expression chez une bactérie normalement insensible comme L. lactis conduit à un phénotype de sensibilité (Ramnath et al., 2004).

Caractérisation et mode d’action de la warnéricine RK, un peptide anti-Legionella 61

Chapitre III. Legionella

III.1 Généralités

III.1.1 Historique

En juillet 1976, une épidémie de pneumonie frappa plusieurs participants de la 58ème convention annuelle de la Légion Américaine à Philadelphie, en Pennsylvanie (McDade et al., 1977). Sur un total de 182 cas déclarés, 147 patients furent hospitalisés et 29 d’entre eux décédèrent (Fraser et al., 1977). Ce n’est qu’en janvier 1977 que l’agent responsable de l’épidémie fût isolé par Joseph McDade et Charles Shepard (CDC, Atlanta) grâce à l’utilisation d’un protocole de recherche des Rickettsia (agent responsable du typhus) faisant intervenir un hôte animal (le cobaye) (McDade et al., 1977). Le genre Legionella fut établi en 1978 lors du premier symposium international sur la maladie des légionnaires et la bactérie isolée fut nommée Legionella pneumophila à cause de sa prédilection pour l’infection des poumons (Brenner et al., 1979). Il faut noter que les premières souches de Legionella furent en réalité mises en évidence par Tatlock en 1943 ainsi que par Jackson et al. en 1947 mais elles ont été considérées à l’époque comme des bactéries de type Rickettsia (Fields et al., 2002).

III.1.2 Taxonomie

La famille des Legionellaceae forme un sous-groupe de la subdivision γ des protéobactéries et consiste en un seul genre, le genre Legionella (Diederen, 2008; Fields et al., 2002; Fry et al., 1991). L’utilisation de la séquence du gène codant l’ARN 16S a permis de montrer que tous les membres de la famille des Legionellaceae sont très proches phylogénétiquement (plus de 95% d’homologie de séquence) (Fry et al., 1991). Le nombre d’espèces connues et de sérogroupes continue d’augmenter. Il y a actuellement plus de 53 espèces comprenant au moins 70 sérogroupes distincts (Diederen, 2008; Fields et al., 2002). L’espèce pneumophila, qui comporte 15 sérogroupes, est la plus fréquemment retrouvée en pathologie humaine.

Dans la famille des Legionellaceae sont également retrouvées des bactéries qui ne peuvent pas être cultivées in vitro. Elles nécessitent la présence de protozoaires et sont, de ce fait, difficiles à étudier. La plupart ont été isolées à partir d’échantillons associés à des cas

Caractérisation et mode d’action de la warnéricine RK, un peptide anti-Legionella 62 confirmés de légionellose. Elles se répartissent en 5 branchements phylogénétiques à l’intérieur de la famille des Legionellaceae et ont été nommées LLAP (Legionella-like amoebal pathogens). Elles sont génétiquement proches des Legionellaceae (de 91,2% à 97% d’homologie par rapport au séquençage du gène de l’ARN 16S selon les LLAP) (Adeleke et al., 1996).