Etude histobiochimique et électrophysiologique de la cytotoxicité de Pseudomonas fluorescens sur les neurones granulaires cérébelleux de rat

Pseudomonas fluorescens est une bactérie psychrotrophe saprophyte abondante dans l'environnement. En milieu hospitalier, elle s'avère capable de s'adapter à 37ʿC et de se comporter comme un pathogène opportuniste, responsable d'infections périphériques. Certaines souches de P. fluorescens synthétisent une cholinestérase et/ou une protéine de liaison de l'acide ?-aminobutyrique (GABA) de haute affinité, conduisant vraisemblablement à des disfonctionnements au niveau du système nerveux central (SNC). L'ensemble de ces données nous a conduit à évaluer le risque pathogène de cette espèce au niveau du SNC. Les résultats montrent que P. fluorescens MF37 adhère de façon spécifique à la membrane cytoplasmique des neurones corticaux, des cellules gliales et des neurones granulaires du cervelet de rat. Le comportement d'adhérence de MF37 aux cellules du tissu nerveux central est assez semblable à celui de Pseudomonas aeruginosa PAO1, souche responsable d'infection au niveau du SNC. Cette adhérence s'accompagne d'importantes modifications morphologiques suggérant un engagement des cellules eucaryotes dans un processus apoptotique. L'adhérence de MF37 au niveau des neurones en grains est suivie d'une internalisation de la bactérie dans le compartiment cytoplasmique. Parallèlement notre étude montre que MF37 est capable de provoquer au niveau du neurone en grains, une synthèse rapide (3h) et optimale du monoxyde d'azote(NO). La quantité de NO libérée au bout de 24h en la présence de la bactérie est nettement plus élevée que celle obtenue en la présence de son Lipopolysaccharide (LPS)pour une même durée d'incubation. Ceci montre que la bactérie est beaucoup plus cytotoxique que son LPS seul et qu'il existe d'autres facteurs de virulence que le LPS qui contribuent à la cytotoxicité de MF37. L'utilisation de la technique du patch-clamp dans la configuration " cellule entière " a révélé qu'une incubation avec la bactérie (106 UFC/ml, 4h)ou avec son LPS seul (200ng/ml,3h) dépolarise fortement les neurones en grains. Le LPS exerce un effet inhibiteur sur les courants de la rectification retardée et transitoire de type A. Le LPS ne modifie pas la probabilité d'ouverture des canaux K+ de la rectification retardée et de type A, et les propriétés d'inactivation du courant de type A. La diminution de ces deux courants est donc probablement liée à une diminution de nombre de canaux K+ fonctionnels au niveau du neurone en grain. Ainsi, la dépolarisation provoquée par MF37 ou son LPS, essentiellement induite par une diminution des courants des fuites, est renforcée par la réduction de ces deux courants potassiques majeurs. Cette dépolarisation et l'élévation de la synthèse de NO seraient responsable de la mort du neurone en grain notamment à travers une activation prolongée du récepteur N-méthyl-D-aspartate(NMDA). En conclusion, notre étude démontre que P.fluorescens possède une activité cytotoxique sur des neurones en culture. Ceci apporte un argument appuyant le risque infectieux de cette espèce vis-à-vis du système nerveux central.ROUEN-BU Sciences Madrillet (765752101) / SudocROUEN-BU Sciences (764512102) / SudocSudocFranceF

Pseudomonas fluorescens as a potential pathogen: adherence to nerve cells

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Pseudomonas fluorescens lipopolysaccharide inhibits both delayed rectifier and transient A-type K+ channels of cultured rat cerebellar granule neurons

International audiencePseudomonas fluorescens is a Gram-negative bacillus closely related to the pathogen P. aeruginosa known to provoke infectious disorders in the central nervous system (CNS). The endotoxin lipopolysaccharide (LPS) expressed by the bacteria is the first infectious factor that can interact with the plasma membrane of host cells. In the present study, LPS extracted from P. fluorescens MF37 was examined for its actions on delayed rectifier and A-type K(+) channels, two of the main types of voltage-activated K(+) channels involved in the action potential firing. Current recordings were performed in cultured rat cerebellar granule neurons at days 7 or 8, using the whole-cell patch-clamp technique. A 3-h incubation with LPS (200 ng/ml) markedly depressed both the delayed rectifier (I(KV)) and transient A-type (I(A)) K(+) currents evoked by depolarizations above 0 and -40 mV, respectively. The percent decrease of I(KV) and I(A) ( approximately 30%) did not vary with membrane potential, suggesting that inhibition of both types of K(+) channels by LPS was voltage-insensitive. The endotoxin did neither modify the steady-state voltage-dependent activation properties of I(KV) and I(A) nor the steady-state inactivation of I(A). The present results suggest that, by inhibiting I(KV) and I(A), LPS applied extracellulary increases the action potential firing in cerebellar granule neurons. It is concluded that P. fluorescens MF37 may provoke in the CNS disorders associated with sever alterations of membrane ionic channel functions

Regulation of the cytotoxic effects of Pseudomonas fluorescens by growth temperature

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Cytotoxic effects of the lipopolysaccharide from Pseudomonas fluorescens on neurons and glial cells

International audiencePseudomonas fluorescensis an emerging pathogen closely related toPseudomonas aeruginosa. In the present study, the effect of thelipopolysaccharide (LPS) fromP. fluorescensMF37 was investigated using indicators of apoptosis and necrosis and was compared to theeffect of the LPS fromP. aeruginosaPAO1. Capillary electrophoresis analysis of the LPS fromP. fluorescensMF37 revealed the existenceof three forms of the endotoxin and the absence of homology with the LPS fromP. aeruginosa. In neurons and glial cells the LPS fromP. fluorescensinduced major morphological changes including a condensation of the cytoplasmic proteins, a leakage of the cytoplasmiccontent, the formation of blebs on the nuclear membrane and a marked reorganization of the cytoskeleton. In glial cells, the LPS fromP. fluorescensprovoked the migration of phosphatidylserine at the surface of the cytoplasmic membrane, a sign of apoptosis, but this reactionwas associated to an increase in the permeability to propidium iodide characteristic of necrosis. Biochemical studies revealed an importantactivation of an inducible nitric oxide synthase and a release of lactate dehydrogenase, a stable cytosolic enzyme. These results demonstratethat the LPS fromP. fluorescensinduces apoptosis and a concomitant and limited necrosis, reveal the unexpected cytotoxicity of thisendotoxin and provide the first demonstration of the apoptotic effect of a non-aeruginosa Pseudomonason nerve cells