A role for the small GTPase rho in epithelial cell invasion by Shigella

Abstract

The small GTPase rho has been shown to act as an important switch that links signalling cascades initiated by cellular receptors to the cytoskeleton. While the important role of rho for major functions of probably all eukaryotic cells has long been established, this review looks at this small GTPase as a regulator of cytoskeletal rearrangements during invasion of epithelial cells by Shigella.

La bactérie entéroinvasive Shigella flexneri provoque une dysenterie bacillaire chez l'homme, maladie infectieuse du colon. Un faible nombre seulement de bactéries est nécessaire pour transmettre, par la voie fécale-orale, la maladie à l'homme, seul hôte connu de Shigella. Jusqu'à présent, en dehors de l'organisme humain, aucune niche écologique n'a été décrite où une multiplication importante de ce microorganisme se produise régulièrement. La cellule-cible de Shigella chez l'homme est l'entérocyte du colon. C'est dans le cytosol des entérocytes que la majeure partie de la multiplication bactérienne est observée. Donc, les processus qui conduisent à l'invasion des entérocytes par Shigella sont en rapport étroit avec l'écologie de cette entérobactérie et la pathogenèse de la dysenterie bacillaire.

Contrairement à d'autres bactéries entéroinvasives, Shigella ne peut pas pénétrer par le pôle apical dans les cellules épithéliales polarisées. Des études récentes ont mis en évidence les différentes voies probablement utilisées par Shigella pour accéder à la surface basolatérale des entérocytes: (1) via l'infection des cellules M, (2) via l'infection des cellules M et des macrophages, et (3) après transmigration des polymorphonucléaires à travers la couche cellulaire épithéliale.

L'invasion primaire des cellules épithéliales par Shigella induit des réarrangements majeurs du cytosquelette qui conduisent à la formation de fronces membranaires pouvant fusionner audessus de la bactérie et internaliser ainsi le microorganisme. Quelques protéines du cytosquelette impliquées dans ce processus sont connues jouer un rôle dans la formation des plaques d'adhésion alors que d'autres sont, par ailleurs, associées aux microvillosités. Cette observation suggère que l'invasion des cellules épithéliales par Shigella va de pair avec l'accumulation d'un ensemble particulier de protéines du cytosquelette. Un régulateur majeur du remodelage du cytosquelette induit par Shigella est la petite protéine GTPase rho. Les caractères marquants de ces réarrangements sont modifiés ou abolis quand les cellules épithéliales sont prétraitées par un antagoniste rho-spécifique. De plus, les cellules rho-déficientes sont résistantes à l'infection par Shigella. Alors que toutes les isoformes de rho, étudiées jusqu'ici, sont localisées dans la zone d'entrée de Shigella, différentes formes de recrutement des isoformes de rho peuvent être mis en évidence. En particulier, rhoA est concentrée autour de la bactérie entrante, cependant que rhoB et C s'accumulent dans des projections cellulaires induites par la bactérie. Bien que plusieurs modifications post-translationnelles aient été décrites pour rho, le mécanisme précis permettant un recrutement différentiel des isoformes de rho n'est pas élucidé.

L'analyse des implications possibles de la petite protéine GTPase dans les différents mécanismes de remodelage du cytosquelette suggère que l'activation de rho induite par les bactéries est une étape cruciale lors de l'invasion des cellules épithéliales par Shigella et dans la pathogenèse de la dysenterie bacillaire.