Les caractéristiques générales d’H. pylori
Histoire de H. pylori
L’histoire d’H. pylori commence en 1875 lorsque G. Bottcher et M. Letulle observent une bactérie dans l’estomac de patients souffrant d’ulcères (Kidd & Modlin, 1998). Bien que la majorité de la communauté scientifique ne soit pas convaincue du lien entre cette bactérie et la présence d’ulcères, J.R Warren identifie cette dernière sous le nom de Campylobacter pyloridis en 1984 (Marshall et al., 1984). La même année, B.J Marshall parvient à la cultiver à partir d’ulcère d’un patient (Kidd & Modlin, 1998). Une année plus tard, et afin de prouver le 3e postulat de Koch, Marshall s’inocule une suspension bactérienne de C. pyloridis puis développe peu de temps plus tard une gastrite. Cette expérience risquée prouve ainsi le lien entre une infection par C. pyloridis et l’apparition de la gastrite (Marshall et al., 1985). Cette bactérie a été initialement placée dans le genre Campylobacter, mais en 1989 une étude montre qu’elle n’appartient pas à ce groupe bactérien. Un nouveau genre Helicobacter est donc créé (le nom venant de sa forme hélicoïdale) et cette bactérie est renommée Helicobacter pylori (Goodwin et al., 1989). A cette période, la communauté médicale reste toujours divisée sur la relation entre H. pylori et des pathogénies gastriques. Ce n’est qu’en 1994 que le National Institute of Health américain recommande de considérer H. pylori comme cause d’ulcère duodénal et que l’International Agency for Research on Cancer (IARC) de l’Organisation mondiale de la santé classe H. pylori comme carcinogène du groupe I (Fauchère, 2017). En 2005, J.R Warren et B.J Marshall reçoivent le prix Nobel de physiologie et de médecine pour leur découverte d’H. pylori et son lien avec l’ulcère de l’estomac.
Bactériologie
Morphologie et conditions de culture
Helicobacter pylori est une bactérie à Gram négatif qui colonise la muqueuse gastrique chez l’homme. Elle mesure entre 0.5 et 1.0 µm de largeur pour 2.5 à 4 µm de longueur, possède une forme hélicoïdale et présente entre quatre et six flagelles à un de ses pôles. Cette bactérie a une déficience dans la voie de biosynthèse de certains acides aminés (F, H, I, L, M, R, V) (Yu et al., 2009), ce qui nécessite de la cultiver en milieu riche au laboratoire. Plusieurs études ont été réalisées pour déterminer les conditions de culture optimales pour H. pylori (Jiang & Doyle, 2000; Buck & Smith, 1987; Goodwin et al., 1985). Classiquement, les milieux gélosés utilisés sont Brucella ou Blood Agar complémentés avec du sang et les milieux liquides sont Brucella Broth ou Brain Heart Infusion broth (BHI) complémentés avec du sérum. En culture, sur milieu solide ou liquide, elle peut perdre sa forme spiralée pour une forme plus en bâtonnet et peut aussi présenter des flagelles anormaux, en plus faible nombre ou complètement absents (Goodwin & Armstrong, 1990). Face aux stress (thermique, manque de nutriments etc …) H. pylori peut également être retrouvée sous une forme de survie dite coccoïde(Cellini, 2014; Saito et al., 2003). En effet, H. pylori est capable de changer de forme et de se mettre dans un état inactif, c’est-à-dire avec une activité métabolique minime mais tout en gardant ses facteurs de virulence actifs. Lorsque les conditions environnementales sont plus favorables, H. pylori est capable de retrouver sa forme originelle et son activité métabolique (Krzyżek & Grande, 2020).
Épidémiologie et pathologies
La niche principale d’H. pylori est l’estomac humain mais elle peut également être retrouvée chez quelques primates ou chez des chats domestiques (Cave, 1997). En revanche, il semble peu probable que ces animaux participent à l’infection humaine (Bode et al., 1998; Dubois et al., 1996). Les principaux modes de transmission retrouvés sont oro-oral, gastrooral ou fécale orale (Stefano et al., 2018). Lorsqu’elle est présente dans l’estomac, elle est dominante par rapport aux autres espèces (Bik et al., 2006) et est majoritairement acquise lors des premières années de vie dans un contexte familial (Wizla-Derambure et al., 2001). Il a même été montré que certaines personnes infectées par H. pylori peuvent posséder plusieurs souches dans l’estomac (Enroth, Björkholm & Engstrand, 1999). La transmission d’H. pylori peut de ce fait s’expliquer par des facteurs socioéconomiques comme l’accès à l’eau potable ou le système de santé en place (Guevara & Cogdill, 2020). Au niveau mondial, même si la prévalence est très hétérogène, on peut observer qu’elle est plus importante dans les pays en développement. En 2015, la prévalence d’H. pylori était d’environ 24% en Océanie contre 79% en Afrique, avec une moyenne mondiale à 60% (Hooi et al., 2017).
Concernant les gastrites induites par infection chronique par cette bactérie, elles sont dans la grande majorité des cas (85%) asymptomatiques, l’estomac présente une acidité normale et sans atrophie. Dans 5% des cas, H. pylori engendre une gastrite symptomatique au niveau de l’antre de l’estomac avec une augmentation de l’acidité et peut se transformer en ulcère duodénal. Enfin, dans 10% des cas, la gastrite se développe au niveau du corps de l’estomac et peut évoluer en ulcère gastrique ou encore, dans une plus faible proportion, en cancer.c . H. pylori est considérée comme une des principales causes de l’oncogenèse gastrique (Jonaitis, Pellicano & Kupcinskas, 2018; Konturek et al., 2006). Selon l’organisation mondiale de la santé, le cancer de l’estomac est le 4e plus fréquent chez l’homme et le 7e chez la femme (Bray et al., 2018).En France, le nombre estimé de décès par cancer de l’estomac était de 4 272 en 2018 et en 2020, une estimation de 769000 décès dans le monde a été relevé (Santé publique France).
Facteurs de virulence
Afin de coloniser et de se développer dans l’estomac, H. pylori possède un panel de facteurs de virulence lui permettant de faire face aux différentes barrières chimiques(acidité), physiques (le mucus) et biologiques (système immunitaire). Pour passer la première barrière chimique, H. pylori possède une uréase lui permettant de dégrader l’urée en ammoniac dans le but de neutraliser l’acidité de son environnement (Smoot et al., 1990; Labigne, Cussac & Courcoux, 1991). L’ammoniac est toxique pour les cellules épithéliales et permet de créer des dommages sur celles-ci. Pour franchir la barrière physique, H. pylori possède, comme décrit précédemment, des flagelles lui permettant de se mouvoir au sein de l’estomac et du mucus. De cette manière, elle est capable d’atteindre la lumière de l’estomac, puis le mucus et enfin les cellules épithéliales où le pH est neutre (O′Toole, Lane & Porwollik, 2000). Et enfin, pour contrer la troisième barrière se présentant à elle, H. pylori possède au niveau de ses lipopolysaccherides (LPS) des antigènes sanguins de Lewis X et Y. Ces antigènes sont identiques à ceux présents sur les cellules épithéliales gastriques lui permettant donc d’échapper en partie au système immunitaire (Appelmelk et al., 1997). En parallèle, le système immunitaire peut également reconnaitre H. pylori et/ou son LPS ce qui entraîne la sécretion d’anticorps contre les antigènes de Lewis X ou Y. Ces antigènes étant similaires à ceux présents sur les cellules épithéliales gastriques, les anticorps sécrétés vont également cibler ces cellules, créant une réaction auto-immune et dégradant les cellules de la muqueuse (Appelmelk et al., 1998). En plus de ces différents facteurs de virulence permettant à H. pylori de s’adapter et de persister dans son environnement, elle possède des phospholipases, alcooldéshydrogénase ou des protéases qui sont secrétées et produisent des substances toxiques pour les cellules ou dégradent des composants des cellules elles-mêmes (Nilius & Malfertheiner, 1996). Les dommages causés à la muqueuse gastrique vont être une des causes de gastrites et d’ulcères (Konturek et al., 2006; Nilius & Malfertheiner, 1996). Il est difficile de déterminer exactement quel est le mécanisme permettant le développement ce cancer mais plusieurs raisons sont proposées. La production de radicaux libres, augmentant les risques de mutations des cellules épithéliales ou encore l’altération des protéines des cellules hôtes entrainant une inflammation et la production de TNF-alpha et d’IL-6. (Servetas, Bridge & Merrell, 2016; Zoaiter et al., 2021; Thalmaier et al., 2002).
CagA (cytotoxin-associated antigen A) est le principal facteur de virulence d’H. pylori et le plus étudié. Originellement, la protéine CagA a été découverte comme un agent hautement immunogène. Les infections chroniques par H. pylori cagA+ sont associées au cancer gastrique (Azuma et al., 2004). C’est une protéine de 120 à 140 kDa qui ne possède d’homologie avec aucune autre protéine connue (Backert et al., 2017). CagA est injectée dans les cellules hôtes grâce à un T4SS, codé par un îlot de pathogénicité appelé CagPAI. Après translocation dans les cellules, il a été montré que CagA peut interagir avec 25 facteurs de signalisation. De cette façon, CagA détourne un certain nombre de voies de signalisation dont la prolifération, l’adhésion, la polarité cellulaire ou encore la voie anti-apoptotique. Lorsque CagA est phosphorylée, elle se lie et active SHP2, une oncoprotéine, déréglant la prolifération cellulaire entre autres. Il est intéressant de noter qu’à travers plusieurs études d’infections, il a été prouvé que l’expression de CagA seule pouvait jouer le rôle d’oncogène bactérien dans des cellules hôtes (Hatakeyama, 2004; Backert et al., 2017; Fischer et al., 2001).
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : Introduction générale
Partie 1 : Helicobacter pylori, un pathogène humain
1 Les caractéristiques générales d’H. pylori
1.1 Histoire de H. pylori
1.2 Bactériologie
1.2.1 Morphologie et conditions de culture
1.3 Épidémiologie et pathologies
1.3.1 Facteurs de virulence
1.4 Diversité génétique
1.4.1 Génération de nouveaux allèles
1.4.2 Transferts horizontaux de gènes
Partie 2 : La transformation bactérienne
1 La transformation bactérienne
1.1 La découverte de la transformation bactérienne
1.2 Rôle de la transformation
2 Les étapes de la transformation
2.1 Principe de la transformation
2.2 Induction de la compétence
2.3 Capture de l’ADN
2.4 Internalisation de l’ADN
2.5 Transport de l’ADN chez les bactéries compétentes
2.6 La recombinaison homologue
Partie 3 : La transformation chez Helicobacter pylori
1 L’état de compétence
2 Capture de l’ADN
3 Internalisation de l’ADNt dans le périplasme
4 Le transport de l’ADNt à travers la membrane interne
Projet de thèse
Partie 4 : La recombinaison homologue lors de la transformation naturelle chez H. pylori
Partie 5 : Les ATPases impliquées dans le système de sécrétion de type IV ComB chez H. pylori
Chapitre II : Résultats
1 ComM, une hélicase importante pour la transformation naturelle
1.1 Introduction de l’article
1.2 Article
1.3 Une nucléase YraN en lien avec ComM
1.4 ComM interagit avec DprA
1.5 Conclusion
2 Le rôle de HP1421 chez H. pylori
Chapitre III : Discussion et perspectives
Matériels et méthodes
2.1 Cultures bactériennes
2.1.1 Culture sur milieu solide de H. pylori
2.1.2 Cultures de Escherichia coli
2.2 Construction des souches de H. pylori modifiées
2.2.1 Réaction d’amplification d’ADN par PCR (Polymerase Chain Reaction)
2.2.2 Méthode SLIC de clonages de gènes
2.2.3 Transformation de bactéries E. coli
2.2.4 Transformation de H. pylori pour la construction des souches mutantes
2.3 Mesure de l’efficacité de transformation de souches H. pylori
CONCLUSION
Référence bibliographique
