Crossing of the epithelial and endothelial barriers by the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa
Franchissement des barrières épithéliales et endothéliales par le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa
Résumé
P. aeruginosa is one of the main pathogens responsible for nosocomial infections. Acute infections by
this bacterium are associated with high rates of morbidity and mortality, especially when bacteria
disseminate in the bloodstream. In most situations, blood infection is the consequence of the crossing
of two essential tissue barriers by P. aeruginosa: the epithelium for the mucosa and the endothelium
for the blood vessel. Although these events are critical steps for systemic spread of bacteria, the
mechanisms involved in the penetration of the pathogen in the organism are poorly understood. For
the endothelium, we demonstrate that P. aeruginosa induces the cleavage of VE-cadherin, a protein of
endothelial junctions, by the action of LasB, a protease secreted by the bacteria. VE-cadherin cleavage
induces a loss of integrity of the endothelium, allowing bacterial access to the cellular basolateral
domain. Once in this location, the Type 3 secretion system may inject toxins into the cell, triggering a
major intoxication process. Crossing of the epithelial barrier involves a very different mechanism.
Using real-time confocal microscopy, we show that P. aeruginosa uses a paracellular route to
transmigrate, exploiting junctional weaknesses at sites of cell division and cell death. This
transmigration process requires the coordinate actions of Type IV pili, the flagellum and toxins of the
Type 3 secretion system.
P. aeruginosa est l’un des principaux pathogènes responsables d’infections nosocomiales. Les
infections aiguës à cette bactérie sont associées à une morbidité et une mortalité élevées, notamment
lorsque ces bactéries envahissent le système sanguin. Dans la majorité des cas, ces infections du sang
sont la conséquence du franchissement par P. aeruginosa de deux barrières tissulaires: l’épithélium
pour les muqueuses et l’endothélium pour les vaisseaux. Bien que ces évènements soient des étapes
cruciales de la dissémination systémique des bactéries, les mécanismes permettant la pénétration du
pathogène dans l'organisme sont à ce jour mal compris. Pour l’endothélium, nous démontrons que P.
aeruginosa induit le clivage de la VE-cadhérine, une protéine des jonctions intercellulaires, par
l’action de la protéase LasB sécrétée par les bactéries. Le clivage de la VE-cadhérine entraîne une
perte d’intégrité de l’endothélium, permettant aux bactéries d’accéder au domaine basolatéral des
cellules. Les toxines du Système de Sécrétion de Type 3 peuvent être alors injectées dans la cellule,
provoquant une intoxication cellulaire majeure. Le franchissement de la barrière épithéliale s’opère par
un mécanisme très différent. Par microscopie confocale en temps réel, nous montrons que P.
aeruginosa transmigre par une voie paracellulaire, en exploitant des faiblesses jonctionnelles aux sites
de divisions et de morts cellulaires. Ce processus de transmigration requiert l’action coordonnée des
pili de Type IV, du flagelle et de toxines du Système de Sécrétion de Type 3.
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