Caracterisation of the pneumococcal choline-binding protein e plasminogen interaction. Role of this interaction in the pneumococcal virulence in the host

Caractérisation de l'intéraction de la Choline-Binding Protein E de Streptococcus pneumoniae avec le plasminogène humain. Role de cette interaction dans la virulence du pneumocoque avec son hote

• Auteur / Autrice : Cécile Attali
• Direction : Anne-Marie Di Guilmi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Streptococcus pneumoniae

Choline-binding protein e

Plasminogene

Virulence

Résumé

Streptococcus pneumoniae, agent causal d'otite, sinusite, pneumonie, septicémie et méningite, tue chaque année 1. 6 millions d'individus dans le monde. L'apparition de souches de pneumocoque résistantes à divers antibiotiques et l'émergence de souches virulentes de sérotypes non vaccinaux sont un problème de santé publique. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit s'intéressent à la Choline-Binding Protein E (CBPE) en tant qu'adhésine. Nous avons dans un premier temps caractérisé l'interaction in vitro entre la protéine CBPE de S. Pneumoniae et le précurseur de la plasmine, le Plasminogène en déterminant notamment l'implication des résidus K259, K267 et K319 de Pce, le domaine catalytique de CBPE. Cette interaction CBPEI Plg a ensuite été confirmée in vivo en utilisant le mutant de cbpE. Le Plg fixé à la surface du pneumocoque est activable en plasmine par ajout d'activateurs du Plg. Dans le cas du mutant de cbpE, la quantité de plasmine présente à sa surface est réduite d'environ 50%. La plasmine recrutée via CBPE intervient dans le processus d'invasion du pneumocoque à travers le MatrigelTM, équivalent de la matrice extracellulaire. Dans un second temps, des expériences de transmigration de modèles de barrières épithéliales ou endothéliales montrent là encore l'intérêt de la plasmine recrutée par le pneumocoque dans la pénétration des barrières. L'utilisation du mutant de cbpE a permis d'apprécier l'importance de l'interaction de CBPE avec le Plg dans ce processus. L'ensemble des données de dégradation du ftagment extracellulaire de VE-cadhérine et l'observation de trous dans les tapis cellulaires en présence de bactéries dotées de plasmine nous amènent à penser que la transmigration à travers les barrières de cellules épithéliales ou endothéliales est le fait d'un passage péricellulaire. L'ensemble de ces résultats nous amène à conclure que l'acquisition de la plasmine par le pneumocoque, et particulièrement via l'adhésine CBPE, lui confère des propriétés « métastasiques». En effet, ce recrutement favorise la dissémination de cette bactérie au niveau des barrières épithéliales et/ou endothéliales, portes d'entrée dans le milieu intérieur de l'organisme humain.

Streptococcus pneumoniae is the most common cause of otitis, sinusitis, pneumonia, sepsis and meningitis, accounting yearly for the death of 1. 6 million people. Because of the increased number of clinical antibiotic resistant strains and the emergence of non vaccinaI serotype strains, a pressing need is the development of a vaccine with wider serotype coverage spectrum, as weil as the development of new drugs. Ln this work, we present evidence supporting the role of the pneumococcal Choline-Binding Protein E (CBPE) as an important receptor for human Plasminogen, the precursor of plasmin. Moreover we identified the plasminogen¬binding region composed in part by lysine residues K259, K267 and K319, which map in a linear fashion on the surface of Pce, the catalytic domain of CBPE. The biological relevance of the CBPE- plasminogen interaction is supported by the fact that, when compared to the wild type strain, a cbpE mutant of pneumococcus: (i), displays a reduced level of plasminogen binding and activation into plasmin; (ii), shows a lower ability to cross an in vitro model of the extracellular matrix. The role of the CBPE-plasmin(ogen) interaction in the pneumococcal dissemination into human tissues has been pursued. S. Pneumoniae transmigration assays across epithelial and endothelial layers showed that active plasmin at the pneumococcal surface facilitates the bacterial traversai. The contribution of the CBPE / plasminogen interaction was evaluated by using the cbpE mutant. Furthennore, adherence of plasmin-coated pneumococci induced sporadic disruptions of epithelial and endothelial monolayers cell junctions. Plasmin bound to pneumococci was shown to cleave in vitro recombinant vascular endothelial cadherin, suggesting that plasmin-based proteolysis could lead to the intercellular junctions disorganization of the vascular endothelium and by this way to the peri cellular migration of pneumococcus. Taken together, our results bring evidence that the CBPE-mediated recruitment ofplasminogen at the bacterial surface improves dissemination of pneumococcus in the host organism, and therefore S. Pneumoniae could be considered as a "metastatic" bacterium by recruiting plasmin at its surface.