Rôles du calcium et des transports ioniques de l'épithélium des voies aériennes dans la réponse à l'agression septique par Pseudomonas aeruginosa.
Résumé
Pseudomonas aeruginosa (PA) is an opportunistic Gram-negative bacillus involved in life-threatening infections including ventilator-acquired pneumonia and lung disease in cystic fibrosis. The treatment of these infections is often difficult due to its natural resistance to a large number of antibiotics and an increasing number of strains with acquired multi-resistance.
Virulence factors of PA induce an increase in apical fluid secretion of airways epithelial cells by activating transepithelial transport and by modifying calcium homeostasis in these cells. However, the consequence of these effects remains largely to be clarified.
We showed a protective effect of EGTA on TTSS-induced cell death in a co-culture model of epithelial cells with PA. EGTA protects the cells by a decreasing bacterial adhesion and reducing TTSS toxins translocation into the epithelial cells. In the same model, we have shown a disorganization of cytoskeleton by both EGTA and TTSS toxins. The second part of this work demonstrated the role of LPS from PA on intracellular calcium increase and activation of chloride secretion of human bronchial epithelial cells. LPS induced a calcium release from reticulum and a calcium entry from extracellular space. This increase is related to a chloride secretion by activation of CFTR and calcium-activated chloride channel.
Effects of virulence factors of PA associated to the important role for intracellular calcium and chloride secretion of epithelial cells described here may represent the first signals sensed by the host cells. The understanding of these mechanisms is a crucial step to considerate the pathophysiology and to develop alternative therapeutics to antibiotics.
Virulence factors of PA induce an increase in apical fluid secretion of airways epithelial cells by activating transepithelial transport and by modifying calcium homeostasis in these cells. However, the consequence of these effects remains largely to be clarified.
We showed a protective effect of EGTA on TTSS-induced cell death in a co-culture model of epithelial cells with PA. EGTA protects the cells by a decreasing bacterial adhesion and reducing TTSS toxins translocation into the epithelial cells. In the same model, we have shown a disorganization of cytoskeleton by both EGTA and TTSS toxins. The second part of this work demonstrated the role of LPS from PA on intracellular calcium increase and activation of chloride secretion of human bronchial epithelial cells. LPS induced a calcium release from reticulum and a calcium entry from extracellular space. This increase is related to a chloride secretion by activation of CFTR and calcium-activated chloride channel.
Effects of virulence factors of PA associated to the important role for intracellular calcium and chloride secretion of epithelial cells described here may represent the first signals sensed by the host cells. The understanding of these mechanisms is a crucial step to considerate the pathophysiology and to develop alternative therapeutics to antibiotics.
Pseudomonas aeruginosa (PA) représente une des causes principales d'infections respiratoires acquises chez les patients aux défenses immunitaires altérées et la colonisation par PA est une étape marquante de la dégradation de la fonction pulmonaire chez les patients atteints de mucoviscidose. Le traitement de ces infections est difficile à cause de la résistance naturelle du pathogène à un grand nombre d'antibiotiques et d'une augmentation de la prévalence des souches ayant acquis une multi-résistance.
Les facteurs de virulence de PA induisent une augmentation des sécrétions apicale de fluide par l'activation des transports transépithéliaux ainsi qu'une perturbation de l'homéostasie calcique au niveau de l'épithélium respiratoire ; cependant l'impact de ces effets reste encore mal compris.
Sur un modèle de culture cellulaire de cellules épithéliales respiratoires en co-culture avec différentes souches de PA, nous montrons un effet protecteur d'un chélateur calcique (EGTA) sur la mort cellulaire induite par l'activation du système de sécrétion de type III (TTSS), un des principaux facteurs de virulence de PA. L'EGTA agit en diminuant l'adhésion de la bactérie et l'injection des exotoxines du TTSS dans le cytoplasme de la cellule épithéliale. Sur ce modèle, nous montrons aussi que les toxines du TTSS et l'EGTA induisent des modifications du cytosquelette des cellules épithéliales. L'autre partie de ce travail démontre le rôle du LPS de PA dans l'augmentation du calcium intracellulaire et la sécrétion de chlore des cellules épithéliales bronchiques humaines. Le LPS induit un relargage du calcium du réticulum ainsi qu'une entrée de calcium extracellulaire par des canaux membranaires. Cet effet est corrélé avec une augmentation de la sécrétion de chlore apicale dépendante de l'activation du CFTR mais aussi des canaux chlores activés par le calcium.
Ces effets rapides et encore peu décrits des facteurs de virulence de PA associés au rôle important du calcium intracellulaire et de la sécrétion de chlore des cellules épithéliales dans la signalisation de l'infection constituent probablement un des premiers signaux perçus par l'hôte. Ces mécanismes constituent une étape essentielle en recherche fondamentale afin de mieux appréhender les mécanismes physiopathologiques pour développer de nouvelles approches thérapeutiques en alternative aux antibiotiques.
Les facteurs de virulence de PA induisent une augmentation des sécrétions apicale de fluide par l'activation des transports transépithéliaux ainsi qu'une perturbation de l'homéostasie calcique au niveau de l'épithélium respiratoire ; cependant l'impact de ces effets reste encore mal compris.
Sur un modèle de culture cellulaire de cellules épithéliales respiratoires en co-culture avec différentes souches de PA, nous montrons un effet protecteur d'un chélateur calcique (EGTA) sur la mort cellulaire induite par l'activation du système de sécrétion de type III (TTSS), un des principaux facteurs de virulence de PA. L'EGTA agit en diminuant l'adhésion de la bactérie et l'injection des exotoxines du TTSS dans le cytoplasme de la cellule épithéliale. Sur ce modèle, nous montrons aussi que les toxines du TTSS et l'EGTA induisent des modifications du cytosquelette des cellules épithéliales. L'autre partie de ce travail démontre le rôle du LPS de PA dans l'augmentation du calcium intracellulaire et la sécrétion de chlore des cellules épithéliales bronchiques humaines. Le LPS induit un relargage du calcium du réticulum ainsi qu'une entrée de calcium extracellulaire par des canaux membranaires. Cet effet est corrélé avec une augmentation de la sécrétion de chlore apicale dépendante de l'activation du CFTR mais aussi des canaux chlores activés par le calcium.
Ces effets rapides et encore peu décrits des facteurs de virulence de PA associés au rôle important du calcium intracellulaire et de la sécrétion de chlore des cellules épithéliales dans la signalisation de l'infection constituent probablement un des premiers signaux perçus par l'hôte. Ces mécanismes constituent une étape essentielle en recherche fondamentale afin de mieux appréhender les mécanismes physiopathologiques pour développer de nouvelles approches thérapeutiques en alternative aux antibiotiques.