Pneumocoque et facteurs de virulence

Les sérotypes n'ont pas tous ni le même pouvoir pathogène, ni le même pouvoir immunogène. Les sérotypes 3 et 4, isolés plus souvent chez l'adulte, sont très virulents, et entrainent une forte réponse immunitaire. A l'inverse, les sérotypes 6A et 14, isolés surtout chez l'enfant, sont à la fois moins virulents et moins protecteurs.

Ceci est lié à la nature du produit de clivage du fragment C3 présent à la surface du pneumocoque après opsonisation, qui est spécifique du polysaccharide capsulaire.

Dans le cas du sérotype 3 ou 4, il s'agit de C3d, dont le récepteur CR2 est sur les lymphocytes B, ce qui va permettre une bonne réponse anticorps. Au contraire, les sérotypes 6A ou 14 dont la capsule permet l'opsonisation par le C3b, dont le récepteur CR3 est sur les polynucléaires neutrophiles, sans activation en C3d, sont plus facilement phagocytés et n'induisent que peu d'anticorps car ils sont rapidement éliminés par phagocytose (Varon, 2001).

2.3 Pneumocoque et facteurs de virulence.

La paroi de S.pneumoniae est composée de peptidoglycanes et d’acides teichoiques majoritairement représentés par le polysaccharide C commun à toutes les souches de

S.pneumoniae quel que soit le sérotype. Le peptidoglycane est constitué de chaines

polysaccharidiques de N-acétyl glucosamine et d’acide N-acétyl muramique reliés par des ponts peptidiques. Celui-ci est surmonté d’une capsule épaisse composée de polysaccharides.

Les facteurs majeurs de virulence de S. pneumoniae sont la capsule et la pneumolysine (figure 3)

2.3.1 La capsule

La capsule est le premier facteur de virulence découvert et le plus important. Elle a l’aspect d’un gel muqueux constitué de polymères homo- et hétéropolyosidiques de haut poids moléculaire (500 à 2000 kDa) branchés ou linéaires et spécifiques du type capsulaire. C’est le premier antigène connu, non protéique, qui induit une réponse anticorps sans pour autant induire de réponse mémoire. Toutes les souches isolées chez l’homme sont capsulées (Alanso et al.,, 1995; Watson et al., 1995).

Les polysaccharides capsulaires sont à l’origine de la classification sérotypique. La différence de virulence est attribuée à la qualité du polysaccharide qui est respectivement

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constitué de glucose et d’acide glucuronique ou de glucose uniquement. De même, à composition égale, la quantité de capsule influe sur la virulence d’une souche puisqu’une diminution de la production de polysaccharide capsulaire diminue la virulence (Varon, 2011). L’influence de la composition de la capsule sur la virulence a été confirmée, des souches de sérotypes 6, 5 et 2 transformées en sérotype 3 ont respectivement une virulence augmentée, diminuée ou inchangée (Rieux, 2002).

D'un sérotype à l'autre, la structure primaire de la chaine polysaccharidique varie selon la nature, le nombre, la taille, la séquence, le type de liaison et la présence de substituants non osidiques.

La capsule gène considérablement l’opsono- phagocytose et permet la croissance des bactéries. Elle joue un rôle de barrière physique en empêchant les récepteurs CR1et CR3 des cellules phagocytaires d’entrer en contact avec les fragments C3b du complément qui se sont éventuellement fixés sur la paroi des bactéries.

2.3.2 La pneumolysine

Protéine de 53 kDa, la pneumolysine,est une toxine cytoplasmique libérée dans le milieu extérieur sous l’action d’une autolysine, la LytA. Sa pathogénicité est multifonctionnelle : elle est d’une part liée à son activité cytotoxique sur les cellules respiratoires et endothéliales et d’autre part à un effet pro-inflammatoire. Dans les méningites, la pneumolysine entraîne la destruction des jonctions serrées des cellules endothéliales de la barrière hémato-méningée. Elle joue aussi un rôle dans l’apoptose neuronale et dans la survenue de surdité post-méningitique.

La pneumolysine est responsable d’une diminution de l’activité bactéricide des monocytes et des polynucléaires neutrophiles. Il ya également inhibition de la prolifération des lymphocytes et réduction de la synthèse des anticorps. La partie C-terminale de la pneumolysine est capable de se fixer aux fragments Fc des immunoglobulines et Clq du complément. Cette région possède aussi des séquences homologues à celle de la protéine C-réactive (CRP), une protéine de l’inflammation qui opsonise normalement les bactéries et favorise ainsi l’activation du complément par la voie classique en l’absence d’anticorps (Mitchell & Andrew, 1997). En activant et en détournant le système du complément au profit du pneumocoque, la pneumolysine permet la libération des fragments C3a et C5a qui provoquent l’afflux et l’activation des polynucleaires, et l’amplification de la réaction

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inflammatoire avec production de cytokines pro-inflammatoires telles IL-1 et le TNF-alpha, aboutissant à la destruction de l’épithélium des voies respiratoires supérieures et des alvéoles sans qu’il y ait pour autant destruction des pneumocoques (Rieux, 2002).

La pneumolysine est immunogène et les anticorps produits confèrent une solide immunité contre les infections pneumococciques, ce qui fait de cette protéine un bon candidat pour l’élaboration de nouveaux vaccins (Sicard et al., 2000). Les mutants de pneumocoque dont le gène codant pour la pneumolysine a été inactivé ont une virulence atténuée mais non abolie, ce qui souligne que d’autres facteurs jouent aussi un rôle dans la virulence du pneumocoque.

2.3.3 Autres facteurs de virulence

D’autres facteurs sont déterminants dans l’expression de la virulence du pneumocoque. Les principaux facteurs de virulence sont classés en fonction du type de réponse qu’ils induisent chez l’hôte (Bedos et al., 1991; Alanso et al., 1995).

- Parmi les éléments de surface du pneumocoque, la protéine de surface PspA (pneumococcal surface protein), ancrée aux résidus choline des acides teichoiques et lipoteichoiques, et qui facilite l’invasion systémique du pneumocoque en inhibant la voie alterne du complément. Elle interférerait avec la déposition du C3b, un facteur du complément qui s’associe aux antigènes bactériens, et/ou inhiberait la formation de la C3 convertase qui permet d’amplifier l’activation de la voie alterne du complément sans laquelle la déposition de C3b reste limitée. D’autre part, la PspA est capable de se lier à la lactoferrine, apportant à la bactérie la quantité de fer nécessaire à sa croissance.

- Les éléments de la paroi bactérienne induisent des réactions inflammatoires puissantes. Le peptidoglycane active la voie alterne du complément, les acides teichoïques TA ou polyoside C et lipoteichoïques LTA interviennent à différents niveaux dans la réponse inflammatoire.

- Certaines protéines hydrolytiques cytoplasmiques (Varon, 2001) :

· la neuraminidase aide à l’adhésion aux cellules épithéliales et à la colonisation du système respiratoire.

· la hyaluronidase facilite la migration des pneumocoques du site de colonisation au système vasculaire et participe au processus d’invasion de l’hôte et induit notamment des méningites.

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· L’immunoglobuline A1 protéase qui inactive les IgAl sécrétoires humaines, Après clivage des IgAl, les fragments Fab peuvent toujours se fixer aux antigènes bactériens et empêcher la phagocytose en protégeant les bactéries d’une opsonisation par des immunoglobulines fonctionnelles. Les IgA protéases semblent particulièrement impliquées dans le portage oropharyngé et la colonisation des muqueuses.

La contribution relative de ces différents facteurs selon les souches et le foyer infecté permet d’expliquer les divers degrés de sévérité des infections. L’étude approfondie des facteurs de virulence et la découverte de nouvelles protéines ou voies métaboliques impliquées dans la virulence permettront d’améliorer la compréhension de la pathogenèse du pneumocoque. Les facteurs protéiques Ply, PspA,, NanA, …, constituent de nouvelles cibles pour la découverte de molécules plus sûres et de vaccins plus performants.

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Figure 3. Représentation schématique des facteurs de pathogénicité et de virulence des

pneumocoques. les facteurs de pathogénicité sont liés à la présence d’acide teichoique

(AT) induisant la libération de facteurs pro-inflammatoires (TNFα,IL-1ß,IL-6,IL-8,CRP),et

au polysaccharide C (Ps C) qui entraine l’activation du complément avec la fixation de

C3bi et de la CRP. Les facteurs de virulence sont représentés par la capsule ayant une

activité antiphagocytaire et prévenant l’opsonisation, renforcée par la présence de la protéine de surface (PsA). Un autre facteur de virulence constitutif correspond à la pneumolysine (Ply) qui est relarguée après autolyse des bactéries sous l’action d’une autolysine (aly) qui coupe le peptidolycane (PG). Cette autolyse s’accompagne aussi du relargage de neuramimidase (Na) qui intervient dans la colonisation et la cytotoxicité cellulaire complément (C’) dépendante (Lagrange, 1994).