Un nouveau type de matière active explique la formation d’agrégats bactériens et leur impact sur l’infection à méningocoque

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Mécanismes moléculaires de la colonisation de l'endothélium par Neisseria meningitidis

Les infections bactériennes touchant la circulation sanguine conduisent à un vaste éventail de graves pathologies, comme les chocs septiques ou les infections locales (endocardites et méningites). Neisseria meningitidis colonise avec succès l endothélium vasculaire et cause des sepsis sévères. Ces infections résultent de la colonisation des cellules endothéliales de l hôte, étape clef de la pathophysiologie à laquelle les travaux présentés dans ce manuscrit se sont intéressés. La colonisation de l endothélium par N. meningitidis est un processus complexe qui implique l adhésion et la multiplication des bactéries à la surface des cellules endothéliales dans le contexte particulier de la circulation sanguine, où des forces mécaniques sont générées par le flux sanguin sur les objets circulants. Bien que de nombreuses études se soient intéressées à l interaction entre les cellules endothéliales et N. meningitidis, plusieurs aspects demeurent incertains comme par exemple l impact des contraintes générées par le flux sanguin et la participation relative des deux partenaires de l interaction dans la colonisation de l endothélium par N. meningitidis.L adhésion de la bactérie à la surface des cellules endothéliales est dépendante de facteurs bactériens (les pili de type IV, PT4) et induit une réponse de la part de la cellule hôte, qui se traduit par un remodelage de la membrane plasmique et une réorganisation du cytosquelette d actine sous les microcolonies. Dans un premier temps, ces travaux de thèse montrent que la réponse cellulaire induite par N. meningitidis participe activement à la colonisation. En effet, la formation de projections membranaires permet à chaque bactérie de la microcolonie d établir des contacts avec la cellule hôte, nécessaires à la résistance des microcolonies face aux forces mécaniques générées par le flux sanguin. De plus, nous montrons que la protéine PilV, composant des PT4, est impliquée dans le remaniement de la membrane plasmique et la réorganisation du cytosquelette. Nous avons développé une méthode combinant vidéo-microscopie et analyse de fluorescence pour décrypter les événements précoces prenant place lors du contact entre les bactéries et la surface des cellules hôtes. Nous avons alors montré que le remodelage de la membrane induit par N. meningitidis ne dépend pas de la réorganisation du cytosquelette d actine au site d infection mais plutôt des propriétés intrinsèques de la bicouche lipidique.Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux étapes tardives de l infection, c'est-à-dire à l initiation d un nouveau cycle de colonisation. Bien que solidement ancrées à la surface des cellules par l intermédiaire des projections membranaires, quelques bactéries se détachent des microcolonies pour coloniser des nouveaux sites au sein de l hôte. Nous avons démontré l importance de modifications post-traductionnelles de la piline majeure dans cette étape de l infection et caractérisé les mécanismes impliqués.Cette étude a permis d affiner les mécanismes impliqués dans l induction de la réponse cellulaire induite par N. meningitidis et son impact sur la colonisation efficace de l endothélium par ce pathogène.Bacterial infections targeting the bloodstream lead to a wide array of severe clinical manifestations, such as septic shock or focal infections (endocarditis and meningitis). Neisseria meningitidis colonizes successfully the vascular wall and causes severe sepsis. Such infections result from an efficient colonization of host endothelial cells, a key step in meningococcal diseases which has been the subject of the work presented here. Endothelium colonization by N. meningitidis is a complex process implying bacterial adhesion and multiplication on the endothelial cell surface in the specific context of the bloodstream, where mechanical forces generated by the blood flow are applied on circulating bacteria. Even though many studies focused on the interaction between N. meningitidis and the endothelial cell, many aspects remain elusive, such as the impact of shear stress generated drag forces and the relative contribution of the two partners involved in this interaction.Adhesion to the endothelial cell surface is dependent on bacterial factors called type IV pili (Tfp) and leads to induction of a host cell response, characterized by a local remodeling of the plasma membrane and reorganization of actin cytoskeleton underneath bacterial microcolonies. First, we have shown that the cellular response induced by N. meningitidis actively participate in the colonization process. Indeed, membrane deformation allows contact with every bacterium inside the microcolony, which is necessary for microcolony resistance to mechanical forces. Additionally, we have demonstrated that the PilV protein, a Tfp component, is involved in plasma membrane remodeling and actin cytoskeleton reorganization. We designed a method combining high resolution live-cell fluorescence video-microscopy and fluorescence quantification to decipher the early events induced on contact of bacterial aggregates with the host cell surface. Using this technique we have shown that membrane remodeling does not rely on actin cytoskeleton reorganization but rather on intrinsic properties of the lipid bilayer. Second, we focused on latter steps of the infection process when initiation of a new colonization cycle is initiated. While firmly attached to the host cell surface through the membranous projections, some bacteria can detach from the microcolony to disseminate throughout the host. We have demonstrated the importance of post-translational modification of the major piline in this step and characterized the underlying mechanisms.This work allows refinement of the molecular mechanisms involved in the induction of the cellular response induced by N. meningitidis and its impact on successful endothelium colonization by this pathogen.PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Rôle des Pili de type IV dans le réarrangement de la surface cellulaire eucaryote induite par Neisseria meningitidis et conséquences sur la colonisation des barrières cellulaires

Neisseria meningitîdis est une bactérie à Gram négatif, à la fois commensale et pathogène de l'espèce humaine. Au cours de ces travaux, nous nous sommes intéressés à l'interaction entre cette bactérie et son hôte. La colonisation des cellules par N, meningitîdis est un processus complexe qui intègre : l'adhésion aux cellules de l'hôte dépendante de la présence de Pili de type IV (Pt4), la multiplication et la survie des bactéries, la formation de microcolonies et leur maintien sur les cellules puis l'envahissement progressif de la surface cellulaire. Cette étape de colonisation est centrale dans le cycle commensal et dans la pathogenèse de cette bactérie. Elle a donc été largement étudiée par le passé. Cependant deux aspects avaient été négligés dans la plupart de ces études. (1) La colonisation des cellules humaines se fait dans un contexte de flux de liquides, mucus ou sang, qui génère des forces hydrodynamiques qui s'opposent à la colonisation. (2) L'interaction entre une bactérie et une cellule eucaryote implique une participation de chacune des deux cellules. Laicolonisation des cellules humaines par N. meningitîdis induit plusieurs changements physiologiques dont une réorganisation complexe du cytosquelette d'actine aboutissant à la formation de projections membranaires à la surface des cellules hôte. C'est donc en intégrant ces deux aspects que nous avons abordé la question de la colonisation de l'hôte par N. meningitidis. Ces travaux de thèse ont permis de montrer que la réorganisation du cytosquelette d'actine induite par la bactérie participait activement à la colonisation. La formation des projections membranaires permet à la plupart des bactéries au sein de la microcolonie, d'établir des liaisons robustes avec la membrane plasmique. Ces liaisons sont les seules qui permettent à N. meningitidis de résister aux forces hydrodynamiques présentes dans son environnement naturel. De plus, nous avons montré que les Pt4 de la bactérie sont le vecteur moléculaire de l'induction de la réorganisation du cytosquelette. Nous avons identifié deux protéines dans ces pili qui assurent la fonction inductrice. Ces protéines, les pilines mineures PilV et PiLX, sont nécessaires à l'induction de la réorganisation'du cytosquelette d'actine, et par conséquent, à la colonisation des cellules humaines par N. meningitidis. Dans ces deux piline^ mineures, une région particulière caractérisée par un pont disulfure est essentielle à cette fonction. Cette région est exposée à l'extérieur de la bactérie et pourrait agir comme ligand d'un récepteur cellulaire. Ces travaux ont associés une nouvelle fonction aux Pt4 de la bactérie. De plus, nous avons découvert une fonction inédite' à cette réponse cellulaire dans la colonisation de N. meningitidis. Le détournement des voies de signalisation de la cellule hôte permet à la bactérie de résister aux conditions hydrodynamiques de son environnement naturel. Mots clefs : Colonisation, N. meningitidis, Pili de type IV, pilines mineures, Cytosquelette d'actine, réarrangement de la surface cellulaire, Forces hydrodynamiquesPARIS5-BU Méd.Cochin (751142101) / SudocSudocFranceF

Rôle et mode d'action des pilines mineures des pili de type IV de Neisseria meningitidis

Résumé confidentielRésumé confidentielPARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Safety and Accuracy of Endovascular Aneurysm Repair Without Pre-operative and Intra-operative Contrast Agent

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Surface-Constrained Nonrigid Registration for Dose Monitoring in Prostate Cancer Radiotherapy.

International audience: When no means are available for directly measuring 3D dose distribution, online imaging could be employed for dose monitoring in image guided radiotherapy (IGRT). This paper addresses the issue of cumulative dose estimation from CBCT images in prostate cancer radiotherapy cases. It focuses on the dose received by the surfaces of the main organs at risk, namely the bladder and rectum. We have proposed both a surfaceconstrained dose accumulation approach and its extensive evaluation. Our approach relied on the nonrigid registration (NRR) of daily acquired CBCT images on the planning CT image. This proposed NRR method was based on a Demons-like algorithm, implemented in combination with mutual information metric. It allowed for different levels of geometrical constraints to be considered, ensuring a better point to point correspondence, especially when large deformations occurred, or in high dose gradient areas. The three following implementations of the NRR approach with different levels of constraints were considered: (i) full iconic NRR; (ii) iconic NRR constrained with landmarks defined interactively at the surface of organs (LCNRR); (iii) NRR constrained with full delineation of organs (DBNRR). To assess dose accumulation accuracy, we designed a numerical phantom based on finite-element modeling and image simulation. This model provided known deformations of organs and a reference accumulated dose. The methods were assessed on both the numerical phantom and real patient data in order to quantify uncertainties in terms of dose accumulation. The LCNRR method appeared to constitute a good compromise between dose monitoring capability and compatibility with clinical practice constraints (low interactivity level)

Numerical phantom generation to evaluate non-rigid CT/CBCT registration algorithms for prostate cancer radiotherapy.

International audienceIn Image-Guided Radiation Therapy of prostate cancer, the CBCT scan acquired at each treatment fraction could be used to estimate a cumulative dose distribution thanks to non-rigid registration. However, this cumulative dose estimation is highly sensitive to non-rigid registration errors. For this reason, validation of the registration algorithm with organ overlap measures or visual assessment is not sufficient. In this paper, we describe the construction of a numerical phantom based on a finite element model of the prostate and the neighbor organs which can be used to assess the non-rigid registration accuracy. Preliminary results show the potential of this phantom to better characterize registration algorithms than traditional Dice score