Fiche de révision : Endocrinologie microbienne cutanée

📋 Plan du Cours

1. Échange d’information et microbiote humain
2. Quorum sensing et communication bactérienne
3. Signaux de l’hôte et réponses bactériennes
4. Peau, microbiote et environnement neuroendocrinien
5. Substance P et réponses bactériennes cutanées
6. Protéines moonlighting et fonctions d’EfTu
7. Exportation et signalisation des senseurs
8. Autres hormones et microbiote cutané
9. Modèle de communication inter-règne

📖 1. Échange d’information et microbiote humain

📝 Points essentiels

• Le corps humain contient environ $10^{13}$ cellules eucaryotes et héberge environ $10^{14}$ bactéries.

• Dans le corps humain, un gène eucaryote exprimé correspond approximativement à 200 gènes bactériens exprimés.

📌 La coexistence habituelle entre l’hôte et son microbiote relève de la tolérance, du commensalisme ou du mutualisme, tandis que les dysbioses et les infections sont présentées comme des exceptions.

💡 Astuce mémo

Tolérance et commensalisme dominent, dysbiose et infection font exception

📖 2. Quorum sensing et communication bactérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Quorum sensing : Mécanisme par lequel les bactéries détectent leur densité cellulaire et coordonnent leurs réponses par échange de signaux.
• Quorum quenching : Inhibition de la communication bactérienne et de la virulence par la dégradation de molécules de signal, notamment les N-HSL, par des acylases ou des lactonases.

📝 Points essentiels

• 🔄 Le quorum sensing de Vibrio fischeri suit cette séquence :

  1. LuxI produit un auto-inducteur.
  2. L’auto-inducteur diffuse hors de la cellule.
  3. À forte densité, l’auto-inducteur s’accumule et rentre dans les bactéries.
  4. L’auto-inducteur se lie à LuxR.
  5. La liaison déclenche la transcription, notamment des gènes de luminescence.

• Les bactéries Gram-négatives utilisent principalement des N-acyl-homoserine lactones, tandis que les Gram-positives utilisent des peptides linéaires ou cycliques.

💡 Astuce mémo

LuxI produit l’AI, l’AI s’accumule, LuxR déclenche la transcription

📖 3. Signaux de l’hôte et réponses bactériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• QseC : Senseur adrénergique bactérien membranaire doté d’un domaine histidine sensor kinase, qui se lie à l’épinéphrine ou à la norépinéphrine et augmente son autophosphorylation.

📝 Points essentiels

• En 1930, Renaud et Miget ont documenté le rôle favorisant des perturbations locales causées par l’adrénaline sur le développement des infections microbiennes.

• L’INF-gamma se lie à OprF de Pseudomonas aeruginosa, entraînant l’expression extracellulaire de la lectine PA-1 et une augmentation de l’adhésion tissulaire bactérienne.

• La noradrénaline et la dopamine stimulent la croissance d’E. coli in vitro, tandis que les catécholamines augmentent aussi ses facteurs de virulence et son adhésion aux entérocytes.

• Plus de 100 signaux eucaryotes peuvent moduler la virulence bactérienne, mais peu de senseurs bactériens correspondants ont été identifiés.

📖 4. Peau, microbiote et environnement neuroendocrinien

📝 Points essentiels

• Le microbiote cutané comprend environ 10^12 microorganismes, dont des bactéries, virus, levures, champignons et acariens.

• Le microbiote cutané évolue selon :

  • l’âge
  • la région
  • les saisons
  • la physiologie de l’hôte

• La peau est le plus grand organe neuroendocrinien et contient notamment : des kératinocytes, des mélanocytes, des mastocytes, des cellules de Langerhans, des terminaisons nerveuses et des neurones cutanés, des cellules endothéliales

📖 5. Substance P et réponses bactériennes cutanées

🔑 Notions clés & Définitions

• Substance P : Undécapeptide de la famille des tachykinines, produit par les terminaisons nerveuses afférentes de type C et impliqué dans l’inflammation neurogène.
• CGRP : Peptide de 37 acides aminés, principalement sous forme alpha dans la peau, co-localisé et co-libéré avec la substance P par les terminaisons nerveuses de type C.

📝 Points essentiels

• Chez Bacillus cereus MFP01, la substance P ne modifie pas la croissance jusqu’à 10^-5 M, mais augmente de 4,8 fois la cytotoxicité des kératinocytes HaCaT exposés aux bactéries, avec un seuil inférieur à 10^-9 M.

• Bacillus cereus traité par substance P induit la pyroptose et la nécrose des kératinocytes, mesurées par la libération de LDH et l’activité de la caspase-1.

• Une protéine membranaire de Bacillus cereus de 45 à 50 kDa liée spécifiquement à la substance P a été identifiée par MALDI TOF/TOF comme le facteur d’élongation ribosomale thermolabile EfTu.

• Chez Staphylococcus aureus et Staphylococcus epidermidis, la substance P augmente la cytotoxicité et l’adhésion aux kératinocytes, sans modifier leur croissance jusqu’à 10^-5 M.

• Chez Staphylococcus aureus, la substance P augmente la sécrétion d’entérotoxine C2 sans modifier le biofilm, tandis que chez Staphylococcus epidermidis elle augmente le biofilm sans effet sur les facteurs diffusibles.

• Le CGRP ne modifie pas la croissance de Staphylococcus aureus ou Staphylococcus epidermidis jusqu’à 10^-5 M, mais augmente la virulence de S. epidermidis à des concentrations inférieures à 10^-12 M sans effet sur la virulence de S. aureus.

• Chez Staphylococcus epidermidis, le CGRP augmente l’adhésion, diminue l’invasivité et réduit la formation de biofilm, contrairement à la substance P qui augmente l’épaisseur du biofilm.

💡 Astuce mémo

Chez S. epidermidis, SP augmente le biofilm, tandis que CGRP le réduit

📖 6. Protéines moonlighting et fonctions d’EfTu

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine moonlighting : Protéine possédant au moins deux fonctions distinctes dans deux localisations différentes.

📝 Points essentiels

📌 EfTu est un facteur d’élongation ribosomale intracellulaire qui peut aussi servir de senseur environnemental ou de facteur de virulence à la surface bactérienne, tandis que DnaK est une chaperonne intracellulaire pouvant également participer à la détection de signaux hôtes.

• Les protéines moonlighting sont principalement intracellulaires, peuvent être transloquées à la surface sous stress, ne possèdent pas de séquence signal typique et participent à l’infection, la virulence, la colonisation, la liaison à la matrice extracellulaire et l’invasion des tissus hôtes.

📖 7. Exportation et signalisation des senseurs

📝 Points essentiels

• Dans le modèle proposé, un signal comme la substance P ou le CGRP augmente l’expression de tuf ou dnaK, recrute la protéine vers la membrane, puis favorise son exportation par MscL et sa liaison au signal à la surface bactérienne.

• Le mutant ΔmscL de Staphylococcus epidermidis ne répond pas au CGRP, et le chlorure de gadolinium bloque des effets de la substance P et du CGRP ainsi que l’exportation d’EfTu chez Bacillus cereus et S. epidermidis.

💡 Astuce mémo

Signal → recrutement → exportation par MscL → réponse bactérienne

📖 8. Autres hormones et microbiote cutané

📝 Points essentiels

• Chez Pseudomonas aeruginosa, BNP et CNP stimulent la virulence et inhibent la formation de biofilm, et AmiC est le senseur rapporté du CNP.

• L’épinéphrine augmente la formation de biofilm de Cutibacterium acnes RT4 et RT6, tandis que la norépinéphrine l’augmente seulement chez RT4, sans effet rapporté sur la croissance de ces souches.

• Chez Lactobacillus crispatus, le 17β-estradiol ne modifie pas la croissance, mais affecte la fluidité membranaire sans insertion du stéroïde dans la membrane et induit une morphologie bactérienne de plus petite taille.

📖 9. Modèle de communication inter-règne

📝 Points essentiels

📌 La communication inter-règne est un processus dynamique et bidirectionnel dans lequel les bactéries détectent et interprètent des signaux chimiques produits par leur hôte eucaryote.

• Les terminaisons sympathiques libèrent l’épinéphrine et la norépinéphrine, tandis que les terminaisons afférentes libèrent la substance P et le CGRP.

• Les effets des signaux hôtes sur les bactéries sont spécifiques de la souche et de la molécule et peuvent concerner la virulence, l’adhésion, le biofilm et la cytotoxicité.