Évaluation de l’invasion bactérienne des cellules cardiaques en culture et colonisation cardiaque chez des souris infectées à l’aide de Listeria monocytogenes
Summary
Listeria monocytogenes cause des infections fœtales chez les femmes enceintes et une méningite dans les populations sensibles. Les sous-populations de bactéries peuvent coloniser le tissu cardiaque, provoquant une myocardite chez les patients et les animaux de laboratoire. Ici nous présentons un protocole qui décrit comment évaluer l’invasion de cellules cardiaques de monocytogenes de L. in vitro et la colonisation cardiaque chez les animaux infectés.
Abstract
Listeria monocytogenes est un agent pathogène intracellulaire facultatif à Gram positif capable de causer des infections invasives graves chez les patients immunodéprimés, les personnes âgées et les femmes enceintes. Les manifestations les plus communes de la listériose chez l’homme incluent la méningite, l’encéphalite, et l’avortement foetal. Une conséquence significative mais beaucoup moins documentée de l’infection invahissante de monocytogenes de L. implique le coeur. Le taux de mortalité par maladie cardiaque peut aller jusqu’à 35% malgré le traitement, mais on sait très peu de choses concernant la colonisation du tissu cardiaque par L. monocytogenes et ses pathologies qui en résultent. De plus, il est récemment devenu évident que les sous-populations de L. monocytogenes ont une capacité accrue d’envahir et de croître dans le tissu cardiaque. Ce protocole décrit en détail les méthodes in vitro et in vivo qui peuvent être employées pour évaluer le cardiotropism des isolats de monocytogenes de L. Des méthodes sont présentées pour l’infection des myoblastes cardiaques de rat H9c2 dans la culture de tissu ainsi que pour la détermination de la colonisation bactérienne des coeurs des souris infectées. Ces méthodes sont utiles non seulement pour identifier les souches susceptibles de coloniser le tissu cardiaque chez les animaux infectés, mais peuvent également faciliter l’identification de produits génétiques bactériens qui servent à améliorer l’invasion cellulaire cardiaque et /ou à entraîner des changements dans la pathologie cardiaque. Ces méthodes prévoient également la comparaison directe du cardiotropisme entre plusieurs souches de L. monocytogenes.
Introduction
Listeria monocytogenes est un agent pathogène intracellulaire à Gram positif capable de causer une maladie grave dans les populations réceptives, y compris les personnes âgées, les femmes enceintes, les personnes vivant avec le VIH/sida et les personnes recevant une chimiothérapie1. L’infection dans ces populations est souvent le résultat de l’ingestion de produits alimentaires contaminés, et la plupart des infections sont associées à des éclosions d’origine alimentaire à grande échelle2,3. Chez l’homme et d’autres mammifères, L. monocytogenes est capable de se déplacer à travers la bordure épithéliale de l’intestin grêle, puis d’être transporté vers le foie4,5. Des modèles animaux suggèrent que les bactéries ingérées se répliquent dans les villosités intestinales et transitent vers le foie par la veine portique ou se propagent via les ganglions lymphatiques mésentériques dans la circulation sanguine, conduisant à une dissémination hématogène au foie et à la rate6,7. Dans le foie et la rate, la bactérie est capable de médiatiser l’absorption dans les phagocytes professionnels ainsi que dans les cellules parenchymateuses résidentes, et établit rapidement des infections dans ces organes. À mesure que la charge bactérienne augmente, de nombreuses bactéries sont dispersées dans le sang, où elles sont capables de coloniser davantage les tissus sensibles, y compris le système nerveux central et le placenta (le cas échéant). La colonisation de ces sites exclut les manifestations les plus courantes de listériose chez l’homme, y compris la méningite, l’encéphalite et l’avortement fœtal2.
Il a récemment été démontré que certaines sous-populations de L. monocytogenes ont une capacité accrue d’envahir et de se répliquer dans les tissus cardiaques8. Les manifestations de la participation cardiaque sont variées, et vont de l’endocardite et de la péricardite, à la myocardite fulminante complète avec des anomalies de conduction9-13. Le nombre total de cas cardiaques de L. monocytogenes par an est faible mais peut être sous-estimé car cette facette de l’infection n’est généralement pas bien identifiée. La colonisation du cœur par des agents pathogènes nécessite souvent des prédispositions de l’hôte telles que des dommages valvulaires préexistants ou des valves cardiaques artificielles. Il existe cependant des isolats de L. monocytogenes qui ont été identifiés et qui se distinguent par leur capacité à coloniser le cœur d’animaux infectés en l’absence de dommages cardiaques et/ou d’anomalies8.
Ici sont décrites des méthodes in vitro et in vivo pour évaluer la colonisation bactérienne du tissu cardiaque chez les animaux infectés à l’aide d’essais d’invasion dans la culture tissulaire ainsi que des infections animales vivantes. Ces méthodes se sont avérées utiles non seulement pour identifier les souches ayant le potentiel de coloniser le tissu cardiaque chez les animaux infectés, mais devraient également être utiles pour l’identification des produits génétiques bactériens qui servent à améliorer l’invasion cellulaire cardiaque et /ou entraînent des changements dans la pathologie cardiaque. Ces méthodes facilitent la comparaison du cardiotropisme entre plusieurs souches. Pour les méthodes décrites ici, L. monocytogenes 10403S est utilisé comme représentant bien étudié d’une souche non cardiotrope et l’isolat clinique 07PF0776 est utilisé comme exemple représentatif d’une souche cardiotrope. Ces deux souches ont été choisies pour fournir une comparaison pour l’invasion bactérienne des cellules cardiaques in vitro et la colonisation des cœurs de souris infectées in vivo. L’isolat 07PF0776 est un isolat clinique récupéré d’un abcès interventriculaire qui a causé une arythmie mortelle chez un patient ATTEINT DU VIH+8. Les isolats de L. monocytogenes peuvent varier dans leur potentiel de virulence, et étant donné la propension de Listeria à infecter les personnes immunodéprimées et les femmes enceintes, les personnes de ces populations doivent faire preuve de prudence lorsqu’elles évaluent différents isolats cliniques.
Protocol
Representative Results
Discussion
L. monocytogenes est un agent pathogène humain répandu et bien caractérisé, capable de provoquer un certain nombre de manifestations différentes de la maladie15. La bactérie a été précédemment décrite pour sa capacité à se déplacer à travers des barrières, telles que les barrières hémato-encéphaliques et placentaires-fœtales, afin d’atteindre et de coloniser le système nerveux central et le fœtus en développement, respectivement. La capacité in vivo de l’organisme …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par les subventions ai41816 et AI099339 (N.E.F.) du Service de santé publique et par F31AI094886-01 (P.D.M.) du NIAID. Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne représente pas nécessairement les opinions officielles des sources de financement.
Materials
| Difco | BHI Broth Base | 237200 | 2KG of Brain Heart Infusion powder (without agar) |
| Difco | Agar | 214510 | 2KG of Granulated Agar |
| Difco | BHI Agar | 241810 | 2KG of Brain Heart Infusion Powder with 7.5% Agar |
| in vitrogen | LB Broth Base | 12975-084 | 2KG of Luria Broth Base Powder (without agar) |
| Fisher | Glass Coverslips | 12-545-80 | 12mm glass coverslips |
| Falcon | 24-well Tissue Culture Plate | 35-3047 | 24 Well, Plasma-treated Tissue Culture Plate |
| Falcon | 14mL Polystyrene tube | 352051 | 14mL Polystyrene tubes |
| Falcon | 96-well U-bottom plate | 35-3077 | Non-tissue culture treated 96-well plate |
| Corning | 0.05% Trypsin, 0.53 mM EDTA (1X) | 25-052-CI | Stock solution of Trypsin EDTA for tissue culture |
| Corning | DMEM (High glucose, high pyruvate) | 15-013-CU | DMEM media without FBS, glutamine, or antibiotics |
| Corning | Pen/Strep/Glut Solution | 30-009-CI | Stock mixture of penicillin, streptomycin, and L-glutamine for tissue culture |
| Corning | Gentamicin | 30-005-CR | 50mg/mL Stock solution of Gentamicin for tissue culture |
| Cellgro (Corning) | L-Glutamine | 25005197 | Stock L-glutamine solution without antibiotics |
| Denville | 75cm^2 Flask | T1225 | 75cm^2 tissue culture treated flask |
| Denville | 1.5mL microcentrifuge tubes | 2013004 | 1.5mL microcentrifuge tubes |
| ATCC | H9c2 Cardiac Myoblasts | CRL-1446 | Rat cardiac myoblasts |
| Hyclone | Fetal Bovine Serum | SH30070.63 | Fetal Bovine Serum |
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