Influence de l'imprégnation hormonale périnatale sur la virulence du Streptocoque du groupe B

par Constantin Hays

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Claire Poyart.

Thèses en préparation à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité .


  • Résumé

    Streptococcus agalactiae (streptocoque du groupe B, SGB) représente la première cause d'infections néonatales bactériennes invasives pour lesquelles on définit deux syndromes, un syndrome précoce (SP, 1ère semaine de vie) et un syndrome tardif (ST, 7 à 89 jours après la naissance). Le SP se manifeste par une pneumonie associée ou non à une bactériémie et résulte de l'inhalation par le nouveau-né de sécrétions vaginales ou de liquide amniotique contaminés par le SGB. Le ST se déclare par une septicémie dont la porte d'entrée serait le tractus gastro-intestinal et est caractérisé par un fort taux de méningite. Un clone désigné CC-17 est responsable de près de la moitié des SP et de 70% des ST et des méningites, alors qu'il n'est que rarement responsable d'infections chez l'adulte (15% des cas). L'hypervirulence du clone CC-17 a été attribuée à des capacités accrues de colonisation et de translocation du tube digestif, ainsi que de franchissement de la barrière hémato-encéphalique. Cependant, ces propriétés ne peuvent expliquer à elles seules son association aux infections néonatales et des facteurs liés à l'hôte sont probablement impliqués. Tout au long de la grossesse, le fétus est exposé à des concentrations croissantes d'hormones stéroïdiennes maternelles, en particulier l'estradiol (E2) et la progestérone (P4). Ainsi, les taux du nouveau-né sont 500 fois supérieurs à ceux d'un homme adulte puis chutent drastiquement dans les trois premiers jours de vie et se stabilisent pour quelques mois à des taux 5 à 50 fois plus élevés que chez l'adulte. Or, ces hormones régulent de manière concentration dépendante la réponse immunitaire, la perméabilité des barrières cellulaires, et l'expression de molécules d'adhésion. Ainsi, l'imprégnation hormonale massive des nouveau-nés pourrait spécifiquement favoriser l'infection tardive à SGB CC-17. Dans ce travail, le rôle de l'E2 et de la P4 aux concentrations retrouvées à la naissance (HormD0, E2 10-8M et P4 10-6M) et au-delà de 7 jours de vie (HormD7, E2 10-9 M et P4 10-7M) dans la physiopathologie des infections à SGB a été étudié dans des modèles cellulaires et murins d'infection utilisant deux souches de SGB représentatives, à la fois le clone hypervirulent CC-17 et un SGB non CC-17. Nous montrons que les concentrations HormD7 contribuent spécifiquement à la sévérité de la méningite due à SGB CC-17 dans un modèle murin d'infection par voie orale. Ce phénotype est lié à une augmentation du franchissement de la barrière digestive mis en évidence par un nombre plus important de bactéries dans les ganglions mésentériques et les plaques de Peyer. L'étude par microscopie optique d'anses intestinales ligaturées et de cultures cellulaires d'entérocytes-cellules M infectées par SGB CC-17 montre que SGB CC-17 peut franchir la barrière intestinale via les cellules M, que l'association aux cellules M est plus importante pour le clone CC-17, et qu'elle est favorisée par les conditions HormD7. Enfin, l'étude de mutants du clone CC-17 inactivés pour l'expression des protéines de surface spécifiques intervenant dans le franchissement des barrières physiologiques nous a permis de démontrer que l'association de SGB CC-17 aux cellules M est liée à la protéine Srr2 et que celle-ci contribue à la sévérité de la méningite en modèle murin dans les conditions HormD7 en favorisant la translocation intestinale de SGB CC-17 après infection par voie orale. L'identification du (des) récepteur(s) cellulaire(s) de la protéine Srr2 exprimé(s) par les cellules M, la régulation de son expression par les concentrations hormonales et la caractérisation des cascades de signalisation induites dans ces conditions constitueront la suite logique de ce travail.

  • Titre traduit

    Impact of perinatal hormonal impregnation on Group B Streptococcus virulence


  • Résumé

    Streptococcus agalactiae (Group B Streptococcus, GBS) is the leading cause of invasive bacterial neonatal infections for which two syndromes are defined, the early-onset disease (EOD, first week of life) and the late-onset disease (LOD, 7 to 89 days of life). EOD starts with pneumonia and results from the inhalation by the neonate of GBS-contaminated vaginal secretions or amniotic fluid. LOD manifests as a bacteremia for which the proposed portal of entry is the gastrointestinal tract and is characterized by a high rate of associated meningitis. A particular clone designated GBS CC-17 is responsible for nearly half of all EOD and for 70% of LOD and meningitis cases, while it is rarely responsible for infections in adults (15% of the cases). The hypervirulence of this CC-17 clone has been attributed to increased colonization and translocation capabilities of the gastrointestinal tract, as well as increased ability to cross the blood-brain barrier. However, these properties alone cannot explain its association with neonatal infections and host-related factors are likely involved. Throughout pregnancy, the fetus is exposed to increasing concentrations of maternal steroid hormones, particularly estradiol (E2) and progesterone (P4). Thus, newborn rates are 500 times higher than those of an adult male, then drop drastically in the first three days of life to stabilize for a few months at rates 5 to 50 times higher than in adults. These hormones regulate in a concentration-dependent manner the immune response, the permeability of cellular barriers, and the expression of adhesion molecules. Also, the massive hormonal impregnation of newborns could specifically promote GBS CC-17 late infections. In this work, the role of E2 and P4 at birth concentrations (HormD0, E2 10-8M and P4 10-6M) and beyond 7 days of life (HormD7, E2 10-9 M and P4 10-7M) in the pathophysiology of GBS infections was studied in cellular and mouse models of infection using two representative strains, a CC-17 hypervirulent GBS and a non-CC-17 GBS. We show that HormD7 concentrations specifically contribute to the severity of meningitis caused by GBS CC-17 in a mouse model of oral infection. This phenotype is linked to an increase in the crossing of the intestinal barrier highlighted by a greater number of bacteria in the mesenteric lymph nodes and Peyer's patches. Optical microscopy imaging of intestinal ligated loops and M cells-enterocytes co-cultures infected with GBS CC-17 shows that GBS CC-17 can cross the intestinal barrier through M cells, that the association with M cells is more important for the CC-17 clone compared to non-CC-17 GBS, and that it is favored in HormD7 condition. Finally, the study of isotype mutants of GBS CC-17 inactivated for the expression of specific surface proteins involved in the crossing of physiological barriers allowed us to demonstrate that the association of GBS CC-17 with M cells is linked to the Srr2 protein which contributes to the severity of meningitis under HormD7 condition by promoting the intestinal translocation of GBS CC-17 following mice oral infection. The identification of the cellular receptor(s) of the Srr2 protein expressed by M cells, their expression regulation by hormonal concentrations and the characterization of the signaling cascades induced in these conditions will constitute the logical continuation of this work.