Streptococcus pyogenes

S. pyogenes est un pathogène strictement humain responsable, dans la majorité des cas,

d’infections bénignes et non invasives comme l’angine ou l’impétigo. Néanmoins, cette bactérie peut être responsable d’infections invasives graves telles que les infections cutanées nécrosantes et le syndrome de choc toxique streptococcique.

Le corps du pilus, chez S. pyogenes, est formé par la polymérisation d’une même sous- unité dont le gène est hautement variable : spy0128 (sérotype M1), Tee6 (sérotype M6), Orf80 (sérotypes M3, M5, M18,M49) ou Eft LSL.A (sérotype M12). Une protéine auxiliaire, dont la séquence génomique est également variable, est détectée le long du pilus : spy0130 (sérotype M1), Orf82 (sérotypes M3, M5, M18,M49) ou Orf2 (sérotype M12).

La structure de spy0128, représentée en figure 13A, est la seule structure aujourd’hui disponible d’une piline majeure de pilus (Kang et al., 2007). Spy0128 possède un repliement en deux domaines composés de brins β. Deux ponts intramoléculaires ont été reportés dans cette structure ; ceux ci sont formés entre le groupe amine de la chaîne latérale d’une lysine et le groupement carboxyle de la chaîne latérale d’une asparagine, et ceci dans un processus catalytique impliquant un résidu glutamate situé à proximité (figure 13B). Ces ponts sont supposés jouer un rôle dans la stabilité de la protéine.

Il a été reporté que les pili de S. pyogenes contribuent à l’adhérence du pathogène sur les cellules pharyngeales de l’hôte mais également à la formation de biofilm (Manetti et al., 2007).

Figure 12 : Opéron regroupant les gènes du pilus chez S. pyogenes, d’après (Mandlik et al., 2007). En noir est représenté le gène codant pour la sortase, en rouge celui qui code pour la piline majeure et en bleu les gènes codant pour les pilines mineures. Les gènes non caractérisés sont représentés en gris.

III.2.4.4. Streptococcus pneumoniae

Les gènes requis pour la production des pili chez S. pneumoniae sont localisés dans l’îlot de pathogénicité rlrA (figure 14), qui comprend 6 gènes codant pour 3 sortases (SrtC-1, SrtC-2, SrtC-3) et 3 protéines structurales (RrgA, RrgB, RrgC). Le gène rlrA code pour un régulateur positif des 6 gènes voisins. Cet îlot comporte deux séquences d’insertion indiquant qu’il est mobile ; cela est en accord avec le fait que les pili ne sont présents que dans 30 % des

Figure 14 : Ilot de pathogénicité rlrA de S. pneumoniae d’après (Mandlik et al., 2007). Les gènes codant pour les sortases sont représentés en noir, ceux codant pour les pilines mineures en bleu et celui codant pour la piline majeure en rouge. Le gène rlrA code pour un régulateur positif. Les rectangles bleus indiquent la présence d’éléments d’insertion.

A

B

Figure 13 : Structure de la piline majeure spy0128 de S. pyogenes (code PDB : 3B2M). A/ spy0128 est composée de deux domaines constitués de brins β. B/ Pont intramoléculaire de spy0128.

souches de pneumocoques. Le corps du pilus est formé par la polymérisation de la piline majeure RrgB. RrgA et RrgC se localisent ponctuellement le long du pilus (Hilleringmann et

al., 2008) (figure 15A). Il a été montré que deux protofilaments s’assemblent en une structure

« coiled-coil » pour former le corps du pilus, comme ceci est montré figure 15.

RrgA a été décrite comme une adhésine, capable de lier la fibronectine, la laminine et le collagène de type I, qui sont des composants de la matrice extracellulaire (Hilleringmann et

al., 2008). De plus, des tests in vitro sur des cellules épithéliales pulmonaires montrent que les

B

Protofilament Pilus

100 nm

A

Figure 15 : Composition des pili de S. pneumoniae. A/ Schéma des pili pneumococciques se composant des protéines RrgA, RrgB et RrgC. B/ Microscopie électronique de pili du pneumocoque montrant que ceux-ci sont des structures assemblées en « coiled-coil », (Hilleringmann et al., 2008).

souches pneumococciques mutantes, dont le gène codant pour RrgA a été délété, sont moins adhérentes que les souches sauvages (Nelson et al., 2007). Aucun rôle n’a encore été suggéré pour RrgC à ce jour.

Ce n’est que récemment que le rôle des sortases du pneumocoque dans l’assemblage du pilus a été étudié. C’est par des expérience réalisées in vivo, en délétant des souches pneumococciques de un ou plusieurs gènes de sortases et en analysant les phénotypes par microscopie électronique et par gel SDS que LeMieux ainsi que Falker et leurs collègues ont décrit le rôle de SrtC-1, SrtC-2 et SrtC-3. L’absence des gènes codant pour ces trois sortases abolit la polymérisation de RrgB, indiquant que une ou plusieurs sortases sont requises pour polymériser RrgB en fibres (LeMieux et al., 2008). En construisant de simples mutants de SrtC-1, SrtC-2 ou SrtC-3, Le Mieux et ses collègues conclurent que la polymérisation de RrgB ne dépend pas que d’une sortase et qu’une certaine redondance d’activité est retrouvée. Cependant, une spécificité concernant l’incorporation des protéines auxiliaires sur le pilus par les différentes sortases a été montrée. Ainsi, SrtC-2 n’est pas requise pour l’incorporation de RrgA ou RrgC sur le pilus alors que SrtC-1 et SrtC-3 sont capables d’incorporer ces deux protéines sur le pilus (LeMieux et al., 2008). Au contraire, Falker et ses collègues ont montré que SrtC-1 et SrtC-2 étaient capables d’incorporer RrgA sur le corps du pilus mais que seule SrtC-1 incorporait RrgC sur le pilus. De plus, ils montrèrent que SrtC-1 étaient la principale enzyme polymérisant RrgB en fibre (SrtC-2 étant capable, mais dans une moindre mesure, de catalyser la formation de la fibre) (Falker et al., 2008). Les divergences retrouvées entre les travaux de LeMieux et Falker évoquent certainement la complexité du processus de formation du pilus chez S. pneumoniae.

Toutes les souches de pneumocoque possèdent un gène codant pour la sortase A (SrtA), localisé en dehors de l’îlot rlrA. Cette sortase ancre des protéines possédant un motif LPXTG sur le peptidoglycane. De premiers travaux ont montré que SrtA n’intervenait ni dans l’assemblage, ni dans l’accrochage du pilus sur le peptidoglycane (LeMieux et al., 2008).

Récemment, la présence d’un pilus additionnel a été mise en évidence dans 16 % des souches pneumococciques (Bagnoli et al., 2008). L’îlot PI-2, qui réfère à ce pilus, est distribué ou non avec l’îlot rlrA et code pour deux protéines structurales (PitA et PitB), une protéine (SipA) ayant une homologie avec les protéines « signal-peptidases » et deux sortases (SrtG-1 et SrtG-3) (figure 16). La polymérisation du pilus requiert la protéine majeure PitB

aussi bien que la sortase SrtG-1 et la protéine SipA (Bagnoli et al., 2008). SipA jouerait le rôle d’une chaperonne prévenant une agrégation prématurée de la sous-unité piline (Zahner and Scott, 2008). D’autre part, il a été montré que le pilus PI-2 est impliqué dans l’adhérence du pneumocoque sur les cellules bronchiales et nasopharyngeales de l’hôte (Bagnoli et al., 2008).

Figure 16 : Ilot PI-2 codant pour un second type de pilus chez S. pneumoniae. Les gènes codant pour les sortases sont en noir, le gène codant pour la piline majeure en rouge et celui codant pour la piline mineure en bleu. En orange est indiqué le gène codant pour une protéine ayant une homologie avec les signal-peptidases.

IV. Les sortases et l’art d’accrocher des