Rôles des facteurs de virulence dans la physiopathologie de l’infection urinaire .1 Escherichia coli :

L'utilisation réussie de ces mécanismes de virulence se reflète en partie par la prévalence des infections des voies urinaires,

Le pouvoir pathogène d'une bactérie est donc sa capacité à provoquer des troubles chez un hôte. Il dépend de son pouvoir invasif (capacité à se multiplier), et de son pouvoir toxicogène (capacité à produire des toxines) [148].

3.2 Rôles des facteurs de virulence dans la physiopathologie de l’infection urinaire 3.2.1 Escherichia coli :

Figure 9 : Facteurs d’Uropathogénicité chez Escherichia coli [148]

La virulence d’E. Coli résulte de la combinaison de plusieurs facteurs agissant à différents niveaux du processus physiopathologique. On peut classer ces facteurs en cinq catégories : les adhésines qui permettent d’adhérer aux épithéliums humains, les invasines et les toxines qui favoriseraient la traversée des barrières digestive ou urinaire vers la circulation sanguine puis du sang vers le LCR (barrière hémato- méningée), les systèmes de capture du fer et, enfin, les facteurs de protection contre le système immunitaire (complément, phagocytose) parfois dénommés« protectines »

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 Les adhésines

Confèrent à E. coli la capacité d’adhérer et coloniser les épithéliums humains

(Adhésion aux cellules urothéliales et endothéliales). Les adhésines de E. coli impliquées dans les pathologies extra- intestinales se présentent sous la forme de pili (pili de type 1, pili de type P, famille des pili de type S/F1C, pili de type G) ou sous forme non fibrillaire (adhésines Dr/Afa, M, dénommées d’après les groupes sanguins qu’elles reconnaissent) . Les adhésines dont le rôle est le mieux documenté dans les pathologies extra- intestinales sont les pili de type 1 et les pili de type P.

 Les invasines

On appelle invasines les structures permettant à la bactérie d’être internalisée dans la cellule afin de traverser une barrière épithéliale et/ou endothéliale par transcytose.

 Les toxines

On regroupe sous le terme de toxines, différents types de protéines capables de provoquer une altération de la forme ou de la fonction des cellules de l’hôte. Dans les infections extra- intestinales les toxines sont supposées jouer un rôle dans la fragilisation des barrières épithélio- endothéliales facilitant le passage de E. coli des urines dans le sang (urosepsis), puis du sang dans le LCR

Les principaux toxines sont : L’hémolysine α, La toxine Sat, Facteur cytotoxique et nécrosant 1 (FCN1)

 Les systèmes de capture du fer

La majorité du fer chez l’homme est complexé avec des molécules de transport telles que la transferrine et la lactoferrine ou des molécules de réserve (ferritine). Afin d’utiliser le fer de l’organisme qu’elles infectent, les bactéries ont développé des systèmes de capture du fer. Chez E. coli il existe de nombreux systèmes de capture des ions ferriques soit sous forme complexés aux ions citrates (système fec) dans les fluides de l’organisme, soit liés à l’hème de l’hémoglobine (système chu), soit enfin en excrétant des molécules appelées sidérophores qui sont capables de soustraire les ions Fe+++ aux transporteurs physiologiques et de l’acheminer à la bactérie via un récepteur spécifique

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 Facteurs de protection contre le système immunitaire : « protectines »

Le terme de protectines regroupe les différentes structures ou facteurs permettant à la bactérie de se protéger contre les deux armes majeures du système immunitaire de l’hôte : le complément sérique et la phagocytose/lyse par les cellules de la lignée macrophagique et les polynucléaires neutrophiles. Elles lui permettent de plus de se protéger vis à vis d’autres systèmes tels que les défensines (peptides antibactériens). Ces structures protectrices peuvent se présenter sous la forme de longues chaînes glucidiques formant une barrière stérique agissant contre la fixation du complexe d’attaque membranaire du complément sérique. C’est le cas de la capsule (antigène K) présente chez certaines souches de E. coli et du lipopolysaccharide (antigène O) qui représente le constituant majeur du feuillet externe de la membrane externe des bactéries à Gram négatif [149].

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La colonisation du tractus urinaire fait intervenir l’adhésion des bactéries aux cellules uro-épithéliales grâce à l’interaction des pili de type 1 portant l’adhésine FimH avec différents récepteurs comme les uroplakines I et IIIa ou les intégrines α 3 et β1. Cette interaction conduit à l’internalisation des bactéries dans les cellules hôtes où elles forment une communauté bactérienne intracellulaire (CBI). L’ascension des bactéries aux reins se fait grâce à une régulation fine entre l’expression des flagelles et des pili de type 1 [151]. Plusieurs génomes UPEC ont été séquencés et on y retrouve les gènes codant plus de dix types de fimbriae différents. Cette analyse a permis d’introduire la notion : « Home is where your pili stick » [152]. Les génomes des souches de référence 536, CFT073 et UTI89, de groupe phylogénétique B2, ont été séquencés [153].

3.2.2 Klebsiella pneumoniae

Les facteurs de pathogénicité de Klebsiella comprennent des adhésines , des sidérophores, des polysaccharides capsulaires, des lipopolysaccharides de surface cellulaire (LPS) et des toxines[154, 155]. (Figure 11)

Fig 11: Représentation schématique des facteurs de pathogenicité de K.pneumoniae [156]

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 Antigènes de surface :

Deux types d’antigènes sont exprimés à la surface de K. pneumoniae, ces deux antigènes contribuent à la pathogénicité de cette bactérie

- Le premier antigène : Ag O qui est composé du liposaccharides (LPS)

Le lipopolysacharide est formé de plusieurs composés : le lipide A de structure oligosaccharidique et de l’antigène O (composé le plus externe du LPS), le lipide A correspond à l’endotoxine des bactéries gram négatif : sa libération massive dans la circulation au cours des bactériémies conduit au choc endotoxinique

- Le second antigène : Ag capsulaire (k) un polysaccharide capsulaire

La capsule de nature polysaccharidique donne aux colonies sur gélose une apparence plus ou moins muqueuse caractéristique, comme elle forme d’épais faisceaux de structure fibrillaire couvrant la surface bactérienne en couche épaisse et dense protégeant la bactérie de la phagocytose par les polynucléaires neutrophiles (PNN) d’une part et de l’effet bactéricide de facteurs sériques d’autre part, la capsule inhibe également la différenciation et les capacités fonctionnelles des macrophages in vitro

 Adhésines :

Ce sont des molécules impliquées dans l’adhésion des bactéries aux cellules de l’hôte, ces molécules jouent un rôle essentiel dans la première étape du processus infectieux

Ils ont la capacité d’agglutiner les érythrocytes et sont formés de différentes sous unités Les 2 types de fimbriae les plus rencontrés chez k.pneumoniae sont le type 1(les mieux connus présentes Chez la majorité des entérobactéries avec la plus grande capacité d’adhésion) et le type 3(Impliqués dans l’adhésion des k. pneumoniae a différents types cellulaires notamment aux épithéliums urinaires)

 Sidérophores :

En effet la captation de fer est essentielle a la croissance et a la réplication in vivo des bactéries et joue un rôle dans l’installation et la progression de l’infection

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Dans l’organisme le fer n’est pas à l’état libre mais associé a des glycoprotéines telles que la transferrine et la lactoferrine, dans ces conditions les bactéries ont besoin d’un système ayant une forte affinité pour le fer, capable d’entrer en compétition avec ces glycoprotéines

Le principal système est celui des sidérophores qui sont des chélateurs de bas poids moléculaire se liant au fer sous la forme fe3+ en dehors de la cellule et qui sont ensuite captés par des récepteurs de la membrane cellulaire d’où le fer sera libéré dans la cellule par divers mécanismes.

Ces sidérophores captent le fer avec une affinité jusqu'à 10 fois supérieure a celle du fer pour la transferrine ou à la lactoferrine.

Il en existe 3 types : les enterobactines les aerobactines et les yersinabactines des sidérophores de type phenolate

 Ilots de pathogénicité :

Il s’agit d’un grand fragment chromosomique d’ADN, cet ilot contient de nombreux gènes de virulence

 Eléments d’intégration et de conjugaison :

Le transfert horizontal de gênes intra espèces et inter espèces joue un rôle essentiel dans l’évolution et la capacité d’adaptation des bactéries,

Trois mécanismes principaux : la transformation, la transduction et la conjugaison permettent à des populations bactériennes d’acquérir des gènes par transfert horizontal et répondre aussi rapidement aux défis et stress environnementaux [156]

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