Porphyromonas gingivalis -Porphyromonas gingivalis
| Porphyromonas gingivalis | |
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| Classement scientifique | |
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| Phylum: |
" Bacteroidetes "
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P. gingivalis
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| Nom binomial | |
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Porphyromonas gingivalis (Coykendall et al . 1980) Shah et Collins 1988
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Porphyromonas gingivalis fait partie du phylum Bacteroidetes et est non motiles , Gram-négatives ,formetige, anaérobie , pathogène bactérie . Il forme des colonies noires sur gélose au sang .
On le trouve dans la cavité buccale, où il est impliqué dans les maladies parodontales , ainsi que dans le tractus gastro-intestinal supérieur , les voies respiratoires et le côlon . Il a été isolé chez des femmes atteintes de vaginose bactérienne .
La dégradation du collagène observée dans les maladies parodontales chroniques résulte en partie des enzymes collagénases de cette espèce . Il a été démontré dans une étude in vitro que P. gingivalis peut envahir les fibroblastes gingivaux humains et peut survivre en présence d' antibiotiques . P. gingivalis envahit les cellules épithéliales gingivales en grand nombre, auquel cas les bactéries et les cellules épithéliales survivent pendant de longues périodes. Des taux élevés d'anticorps spécifiques peuvent être détectés chez les patients porteurs de P. gingivalis .
L' infection à P. gingivalis a été liée à la maladie d'Alzheimer et à la polyarthrite rhumatoïde . Il contient l' enzyme peptidyl-arginine déiminase , qui est impliquée dans la citrullination . Les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde ont une incidence accrue de maladie parodontale; les anticorps dirigés contre la bactérie sont significativement plus fréquents chez ces patients.
P. gingivalis est divisé en sérotypes K sur la base de l' antigénicité capsulaire des divers types. Ces sérotypes ont été les moteurs des observations concernant les interactions bactériennes de cellule à cellule avec la réponse immunitaire dépendante du sérotype associée et le risque de cancer du pancréas.
Génome
Le génome de P. gingivalis a été décrit en 2003 révélant 1 990 cadres de lecture ouverts (c'est-à-dire des séquences codant pour des protéines), codés par 2 343 479 pb, avec une teneur moyenne en G+C de 48,3 %. On estime que 463 gènes sont essentiels .
Facteurs de virulence
Gingipaïne
L'arg-gingipaïne (Rgp) et la lys-gingipaïne (Kgp) sont des enzymes endopeptidases sécrétées par P. gingivalis. Ces gingipaïnes remplissent de nombreuses fonctions pour l'organisme, contribuant à sa survie et à sa virulence.
Les arg-gingipaïnes jouent un rôle clé dans la collecte de nutriments pour la survie de P. gingivalis . La Rgp dégrade les gros peptides de l'organisme hôte pour fournir à la bactérie une source abondante d'azote et de carbone à partir du sérum d'albumine humaine. P. gingivalis peut également dégrader la transferrine dans les cellules hôtes, ce qui fournit à l'organisme une source abondante de fer nécessaire à l'accomplissement de multiples fonctions cellulaires.
Les gingipaïnes sont également responsables d'un certain nombre de fonctions nécessaires liées à l'invasion et à la colonisation de l'hôte. Les gingipaïnes Rgp sont nécessaires à l'adhésion et à l'invasion car elles transforment les protéines précurseurs des longues fimbriae. Les gènes de P. gingivalis codant pour RgpA, Kgp et l'hémagglutinine A (HagA) ont été fortement exprimés après incubation avec T. denticola . Les protéines contenant le domaine d'adhésion de l'hémagglutinine agissent pour augmenter les capacités adhésives de P. gingivalis avec d'autres espèces bactériennes. Ils sont également associés à la coordination de l'intégrité du biofilm en phase de développement et de maturation. Les lysgingipaïnes (Kgp) peuvent se lier aux protéines matricielles immobilisées fibrinogène et fibronectine et peuvent jouer un rôle dans la colonisation de l'hôte.
Les gingipaïnes ont également la capacité de dégrader plusieurs signaux de la réponse immunitaire de l'hôte. Ils ont la capacité de cliver les anticorps IgG des sous-classes 1 et 3 ainsi que les cytokines pro- inflammatoires telles que IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α et IL-8 dans les régions à forte concentration de P. gingivalis , altérant le système immunitaire de l'hôte. fonction de réponse. Rgp peut inhiber l'accumulation d'IL-2 dans les lymphocytes T , ce qui lui permet d'échapper à la réponse immunitaire adaptative de l'hôte, en modulant la communication et la prolifération des lymphocytes T.
Les gingipaïnes sont des facteurs clés dans les symptômes de lésions tissulaires de la parodontite , qui résultent de la dégradation des métalloprotéines matricielles , du collagène et de la fibronectine . La dégradation de ces substrats interfère avec les interactions entre les cellules hôtes et la matrice extracellulaire , empêchant ainsi la cicatrisation des plaies et provoquant la destruction des tissus parodontaux. Rgp est responsable du déclenchement de la réponse inflammatoire de l'hôte via la voie de transduction p38α MAPK . Cette réponse contribue probablement à la nature inflammatoire de la parodontite et est impliquée dans la destruction des tissus et des os.
Les gingipaïnes ont été associées à la maladie d'Alzheimer (MA). Les gingipaïnes ont été découvertes à partir d' ATM de patients présentant une pathologie cérébrale de la MA. RgpB et Kbp ont été découverts dans l' hippocampe et le cortex cérébral de patients atteints de MA et se sont avérés être associés à la charge tau , un marqueur de la pathologie de la MA et à l' ubiquitine , qui s'accumule dans les enchevêtrements de tau et les plaques bêta-amyloïdes dans le cerveau MA. L' ARNr 16S de P. gingivalis a également été découvert dans le cortex cérébral et le csf des cerveaux AD. Un prétraitement avec des inhibiteurs de la gingipaïne a protégé la dégradation des cellules neuronales causée par l'administration de gingipaïnes dans un modèle murin.
Polysaccharide capsulaire (CPS)
La souche encapsulée de P. gingivalis est beaucoup plus virulente que la souche non encapsulée dans un modèle d'abcès de souris. La capsule est un polysaccharide capsulaire et, lorsqu'elle est présente, régule à la baisse la production de cytokines , en particulier les cytokines pro- inflammatoires IL-1β, IL-6, IL-8 et TNF-α , indiquant des réponses d'évasion de l'hôte. Cependant, d'autres études ont montré que le CPS induisait des réponses immunitaires de l'hôte telles que la migration des PMN et l'expression dépendante de la dose et du temps de chimiokines de migration cellulaire telles que MCP-1, KC, MIP-2 et RANTES dans les macrophages péritonéaux murins atteints de CPS. Ces conditions sont susceptibles de contribuer aux lésions inflammatoires observées dans la parodontite .
Les vaccins fabriqués à partir de P. gingivalis CPS altèrent apparemment la perte osseuse buccale dans les modèles murins. Ces vaccins ont été capables de provoquer des réponses immunitaires puissantes telles que des réponses IgM et IgG accrues qui reconnaissent les organismes P. gingivalis entiers .
Fimbriae
Les fimbriae sont des appendices impliqués dans l'attachement cellulaire et contribuent grandement à la virulence et se trouvent sur de nombreuses bactéries Gram-négatives et certaines bactéries Gram-positives.
La virulence de P. gingivalis est fortement associée aux fimbriae car ils ont été caractérisés comme étant des facteurs clés d'adhésion, d'invasion et de colonisation. Les fimbriae sont également responsables de l'invasion des vésicules membranaires dans les cellules hôtes. Ils se sont avérés se lier aux intégrines cellulaires α5β1 , ce qui modifiait l' adhérence et altère les contrôles homéostatiques des cellules hôtes. Les fimbriae se sont également avérées être associées à la modulation de l'activité adhésive de l'intégrine β2 pour l'absorption par les monocytes en utilisant le complexe de signalisation CD14 / TLR2 / PI3K , ce qui peut contribuer aux tactiques d'évasion intracellulaire par P. gingivalis . P. gingivalis a des fimbriae longs, des fimbriae courts et des composants accessoires, chacun ayant des fonctions distinctes.
Longues fimbriae
Les fimbriae longs (FimA), également appelés fimbriae majeurs, sont de longs composants filamenteux péritriches. Ils jouent un rôle dans l'attachement initial et l'organisation des biofilms, car ils agissent comme des adhésines qui interviennent dans l'invasion et la colonisation des cellules hôtes contribuant à la virulence de P. gingivalis .
Fimbriae court
Les fimbriae courts (Mfa1), également connus sous le nom de fimbriae mineurs, ont des rôles distincts des fimbriae longs et se caractérisent comme essentiels pour l'auto-agrégation cellule-cellule et le recrutement pour la formation de microcolonies . Les fimbriae courts sont impliqués dans l'adhésion cellule-cellule avec d'autres commensaux dentaires. Il s'est avéré coadhérer et développer un biofilm en conjonction avec Streptococcus gordonii par interaction avec le polypeptide de surface streptococcique SspB. Cette interaction peut être essentielle dans l'invasion des tubules dentinaires par P. gingivalis .
Fimbriae accessoire
Les composants accessoires Fim C, D et E s'associent à la protéine principale FimA et jouent un rôle dans la liaison avec les protéines de la matrice et l'interaction avec le récepteur CXC-chimiokine 4. Des expériences de perte de fonction ont confirmé que les mutants P. gingivalis déficients pour Fim C, D , ou E ont considérablement atténué la virulence.
Évasion des défenses de l'hôte et des réponses immunitaires
P. gingivalis a de nombreuses façons d'échapper aux réponses immunitaires de l'hôte qui affectent sa virulence. Pour ce faire, il utilise une combinaison de protéases gingipaïnes, un polysaccharide capsulaire, l'induction de la prolifération des cellules hôtes et le clivage des chimiokines responsables du recrutement des neutrophiles.
Le P. gingivalis virulent module davantage le recrutement des leucocytes par protéolyse des cytokines et des chimiokines qui sont sécrétées par les cellules hôtes. Les arg-gingipaïnes et lys-gingipaïnes sont responsables de cette protéolyse. Dans une étude utilisant un modèle murin, P. gingivalis s'est avéré spécifiquement réguler à la baisse l' induction de l' IL-8 , provoquant un retard du recrutement des neutrophiles . La prévention du recrutement des neutrophiles peut inhiber l'élimination de la bactérie du site d'infection permettant la colonisation. P. gingivalis est capable d'échapper à l'opsonophagocytose des PMN en utilisant la gingipaïne K (Kgp) pour cliver les IgG 1 et 3. Cela module davantage la réponse immunitaire en altérant la signalisation. D'autres études ont montré que P. gingivalis peut subvertir la voie du complément via C5αR et C3αR, qui modulent la capacité de destruction des leucocytes, permettant une croissance bactérienne incontrôlée. P. gingivalis s'est également avéré inhiber les réponses pro-inflammatoires et antimicrobiennes dans les monocytes humains et les macrophages de souris par liaison fimbriale à CXCR4, induisant la signalisation PKA et inhibant la réponse immunitaire médiée par TLR-2 .
Une fois dans les cellules hôtes, P. gingivalis est capable d'inhiber l' apoptose en modulant la voie JAK/Stat qui contrôle les voies apoptotiques mitochondriales. Un phénotype prolifératif peut être bénéfique pour la bactérie car il fournit des nutriments, altère la signalisation de la cellule hôte et compromet l'intégrité de la couche de cellules épithéliales, permettant l'invasion et la colonisation.
Écologie
P. gingivalis joue un rôle important dans l'apparition de la parodontite chronique de l'adulte. Bien qu'il se trouve en faible abondance dans la cavité buccale, il provoque un déplacement microbien de la cavité buccale, permettant une croissance incontrôlée de la communauté microbienne commensale . Cela conduit à la parodontite par la perturbation de l'homéostasie du tissu hôte et de la réponse immunitaire adaptative. Après avoir utilisé la microdissection par capture laser plus qRT-PCR pour détecter P. gingivalis dans des biopsies humaines, une colocalisation de P. gingivalis avec des cellules T CD4+ a été observée. Cependant, le mécanisme d'infection des cellules T par P. gingivalis reste inconnu.
P. gingivalis a été associé à l'augmentation de la virulence d'autres bactéries commensales dans des expériences à la fois in vivo et in vitro . Les vésicules de la membrane externe de P. gingivalis se sont avérées nécessaires à l'invasion des cellules épithéliales de Tannerella forsythia . Les fimbriae courts de P. gingivalis se sont avérés nécessaires à la formation de biofilm en coculture avec Streptococcus gordonii . Une perte osseuse alvéolaire interproximale et horizontale dans des modèles murins est observée dans des co-infections impliquant P. gingivalis et Treponema denticola . Le rôle de P. gingivalis dans la parodontite est étudié à l'aide de modèles murins exempts d'agents pathogènes spécifiques d'infections parodontales. Dans ces modèles, l' inoculation de P. gingivalis provoque une perte osseuse importante, qui est une caractéristique importante de la maladie. En revanche, les souris sans germe inoculées avec une monoinfection à P. gingivalis ne subissent aucune perte osseuse, ce qui indique que P. gingivalis seul ne peut pas induire une parodontite.