Rotation of Vibrio fischeri Flagella Produces Outer Membrane Vesicles That Induce Host Development

Using the squid-vibrio association, we aimed to characterize the mechanism through which Vibrio fischeri cells signal morphogenesis of the symbiotic light-emitting organ. The symbiont releases two cell envelope molecules, peptidoglycan (PG) and lipopolysaccharide (LPS) that, within 12 h of light organ colonization, act in synergy to trigger normal tissue development. Recent work has shown that outer membrane vesicles (OMVs) produced by V. fischeri are sufficient to induce PG-dependent morphogenesis; however, the mechanism(s) of OMV release by these bacteria has not been described. Like several genera of both beneficial and pathogenic bacteria, V. fischeri cells elaborate polar flagella that are enclosed by an extension of the outer membrane, whose function remains unclear. Here, we present evidence that along with the well-recognized phenomenon of blebbing from the cell's surface, rotation of this sheathed flagellum also results in the release of OMVs. In addition, we demonstrate that most of the development-inducing LPS is associated with these OMVs and that the presence of the outer membrane protein OmpU but not the LPS O antigen on these OMVs is important in triggering normal host development. These results also present insights into a possible new mechanism of LPS release by pathogens with sheathed flagella. IMPORTANCE Determining the function(s) of sheathed flagella in bacteria has been challenging, because no known mutation results only in the loss of this outer membrane-derived casing. Nevertheless, the presence of a sheathed flagellum in such host-associated genera as Vibrio, Helicobacter, and Brucella has led to several proposed functions, including physical protection of the flagella and masking of their immunogenic flagellins. Using the squid-vibrio light organ symbiosis, we demonstrate another role, that of V. fischeri cells require rotating flagella to induce apoptotic cell death within surface epithelium, which is a normal step in the organ's development. Further, we present evidence that this rotation releases apoptosis-triggering lipopolysaccharide in the form of outer membrane vesicles. Such release may also occur by pathogens but with different outcomes for the host.

Bacterial diseases in marine bivalves

Bivalve aquaculture is seriously affected by many bacterial pathogens that cause high losses in hatcheries as well as in natural beds. A number of Vibrio species, but also members of the genera Nocardia and Roseovarius, are considered important pathogens in aquaculture. The present work provides an updated overview of main diseases and implicated bacterial species affecting bivalves. This review focuses on aetiological agents, their diversity and virulence factors, the diagnostic methods available as well as information on the dynamics of the host-parasite relationship.

Mass mortality in bivalves and the intricate case of the Pacific oyster, Crassostrea gigas

Massive mortality outbreaks in cultured bivalves have been reported worldwide and they have been associated with infection by a range of viral and bacterial pathogens. Due to their economic and social impact, these episodes constitute a particularly sensitive issue in Pacific oyster (Crassostrea gigas) production. Since 2008, mortality outbreaks affecting C. gigas have increased in terms of intensity and geographic distribution. Epidemiologic surveys have lead to the incrimination of pathogens, specifically OsHV-1 and bacteria of the Vibrio genus, in particular Vibrio aestuarianus. Pathogen diversity may partially account for the variability in the outcome of infections. Host factors (age, reproductive status…) including their genetic background that has an impact on host susceptibility towards infection, also play a role herein. Finally, environmental factors have significant effects on the pathogens themselves, on the host and on the host-pathogen interaction. Further knowledge on pathogen diversity, classification, and spread, may contribute towards a better understanding of this issue and potential ways to mitigate the impact of these outbreaks.

Quorum sensing inhibitors from Leucetta chagosensis Dendy, 1863

Sponges are a rich source for investigation of bioactive small molecules. They have been mostly investigated for the search of new pharmacological models or therapeutic agents for the treatment of human diseases. Micro-organisms can also represent a virulent pathogen for marine invertebrates such as sponges, which need to protect themselves against these microbes. Sponges' self defence mechanisms involving dialogue molecules thus represent a pertinent research track for potent anti-infective and anti-biofilm activities such as quorum sensing inhibitors (QSIs). The investigation of the QSI crude extract of Leucetta chagosensis Dendy, 1863 led to the isolation of three new alkaloids, isonaamine D, di-isonaamidine A and leucettamine D, along with the known isonaamine A and isonaamidine A. Isonaamidine A and isonaamine D were identified as inhibitors of the three quorum sensing pathways of Vibrio harveyi (CAI-1, AI-2 and harveyi auto inducer), but isonaamidine A displayed the strongest activity on AI-2 biosensor. Both compounds are new examples of natural QSIs of V. harveyi. These results outline the importance of these secondary metabolites for their producing organisms themselves in their natural environment, as well as the potential of the marine resource for aquaculture needs.

Bilan 2015 du dispositif national de surveillance de la santé des mollusques marins

Depuis 1992, la surveillance de la santé des mollusques marins du littoral français est assurée par le réseau de Pathologie des Mollusques (Repamo). Ses activités s’inscrivent dans le cadre de la Directive Européenne 2006/88/CE. Depuis son évaluation par la plateforme nationale d’épidémiosurveillance en santé animale en 2012, l’objectif de surveillance est la détection précoce des infections dues à des organismes pathogènes exotiques et émergents affectant les mollusques marins sauvages et d’élevage. L’année 2015 est la première année de transition pour laquelle un début d’évolution des modalités de surveillance de la santé des mollusques marins animées par l’Ifremer a été amorcé. Un dispositif hybride de surveillance a été mis en place, s’appuyant sur l’existant et intégrant des débuts d’évolution. La surveillance événementielle a constitué l’activité principale du dispositif en 2015 et s’est appuyée sur des réseaux existants : (1) la surveillance des mortalités observées sur des animaux sentinelles déployés sur les sites ateliers des réseaux Ifremer RESCO 2 (12 sites) pour l’huître creuse Crassostrea gigas et MYTILOBS 2 (8 sites) pour la moule bleue Mytilus edulis. Pour l’huître creuse Crassostrea gigas, la mortalité cumulée moyenne était de 50,3% (écart-type 10,9%) pour le naissain standardisé Ifremer (NSI), de 11,0% (écart-type 9,1%) pour les huîtres de 18 mois et de 7,3% (écart-type 5,6%) pour les huîtres de 30 mois. Les mortalités ont été observées principalement entre le début du mois de mai et la mi-juillet. Lors de ces épisodes de mortalité, des prélèvements d’animaux ont été réalisés en vue d’analyses diagnostiques : 7 prélèvements pour le NSI, 2 pour les huîtres de 18 mois et 1 pour les huîtres de 30 mois. Aucun agent réglementé n’a été détecté dans les échantillons d’huîtres creuses prélevés et analysés. Le virus OsHV-1 a été détecté dans les 7 échantillons analysés de NSI, dans 2 échantillons analysés d’huîtres de 18 mois et dans 1 échantillon analysé d’huîtres de 30 mois. La bactérie Vibrio aestuarianus a été détectée dans 5 échantillons analysés de NSI, dans 1 échantillon d’huîtres de 18 mois et dans 1’échantillon d’huîtres de 30 mois. Pour la moule bleue Mytilus edulis, des mortalités cumulées variant de 9% sur le site du Vivier à 51% sur le site des filières du Pertuis Breton ont été estimées. Les mortalités ont été observées au printemps sur des moules âgées d’une année et en automne sur des moules plus jeunes. Lors de ces épisodes de mortalités, des prélèvements d’animaux ont été réalisés en vue d’analyses diagnostiques : 2 prélèvements pour les moules d’une année et 1 pour les jeunes moules. Ces prélèvements ont eu lieu dans le Pertuis Breton. Aucun agent réglementé n’a été détecté dans les échantillons de moules prélevés et analysés. Des bactéries du groupe Splendidus ont été détectées dans les 3 échantillons de moules analysés. (2) la surveillance s’appuyant sur les déclarations de mortalités de mollusques par les conchyliculteurs et pêcheurs à pied professionnels auprès des Directions départementales des territoires et de la mer (DDTM). Cette modalité s’applique aux huîtres creuses et aux moules bleues lorsqu’il n’existe pas de site atelier RESCO 2 ou MYTILOBS 2 dans la zone où des mortalités sont déclarées par les conchyliculteurs ou pêcheurs à pied. Le réseau REPAMO 2 a réalisé 22 interventions, dont 15 pour les moules Mytilus edulis, 4 pour les coques Cerastoderma edule, 2 pour les palourdes Ruditapes sp. et 1pour les coquilles saint Jacques Pecten maximus. La recherche d’agents infectieux dans ces espèces de mollusques prélevés lors de hausse de mortalité a permis de mettre en évidence les parasites réglementés Perkinsus olseni dans 1 lot de palourdes, et Marteilia refringens dans 4 lots de moules, ainsi que le virus OsHV-1 dans 1 lot de palourdes et 1 lot de coques, la bactérie Vibrio aestuarianus dans 3 lots de coques, et des bactéries du groupe Splendidus dans 3 lots de coques et dans 13 lots de moules. L’année 2015 a également permis la démonstration sur un site atelier d’un exercice de surveillance programmée, ciblée et fondée sur les risques d’introduction et d’installation d’un organisme pathogène exotique. Elle a concerné le parasite Mikrocytos mackini de l’huître creuse Crassostrea gigas, sur un site atelier de la Charente-Maritime, suivi par le réseau RESCO 2. Le parasite Mikrocytos mackini n’a pas été détecté. En revanche, le parasite Marteilia refringens a été détecté dans ¾ des prélèvements d’huîtres réalisés. Dans le cadre du soutien scientifique et technique de l’évolution de la surveillance événementielle, l’année 2015 a également permis de poursuivre la démarche relative aux développements méthodologiques en lien avec la surveillance événementielle des mortalités de mollusques marins. Une étude de faisabilité de la recherche prospective de regroupements spatio-temporels d’événements de mortalités d’huîtres creuses a été préparée en collaboration avec tous les acteurs de la santé des mollusques marins en Normandie. Un outil de collecte et d’analyse des données de signalements des mortalités, automatisé, simple d’utilisation et flexible, a été élaboré.

Diagnosis of vibriosis in the era of genomics: lessons from invertebrates

Global changes linked to increases in temperature and ocean acidification, but also to more direct anthropogenic influences such as aquaculture, have caused a worldwide increase in the reports of Vibrio-associated illnesses affecting humans and also animals such as shrimp and molluscs. Investigation of the emergence of Vibrio pathogenesis events requires the analysis of microbial evolution at the gene, genome and population levels, in order to identify genomic modifications linked to increased virulence, resistance and/or prevalence, or to recent host shift. From a more applied point of view, the elucidation of virulence mechanisms is a prerequisite to devising prophylactic methods to fight infectious agents. In comparison with human pathogens, fairly little is known about the requirements for virulence in vibrios pathogenic to animals. However, the advent of genome sequencing, especially next-generation technologies,the possibility of genetically manipulating most of the Vibrio strains, and the recent availability of standardised animals for experimental infections have now compensated for the considerable delay in advancement of the knowledge of non-model pathogens such as Vibrio and have led to new scientific questions.

Distinct immune responses of juvenile and adult oysters (Crassostrea gigas) to viral and bacterial infections

Since 2008, massive mortality events of Pacific oysters (Crassostrea gigas) have been reported worldwide and these disease events are often associated with Ostreid herpesvirus type 1 (OsHV-1). Epidemiological field studies have also reported oyster age and other pathogens of the Vibrio genus are contributing factors to this syndrome. We undertook a controlled laboratory experiment to simultaneously investigate survival and immunological response of juvenile and adult C. gigas at different time-points post-infection with OsHV-1, Vibrio tasmaniensis LGP32 and V. aestuarianus. Our data corroborates epidemiological studies that juveniles are more susceptible to OsHV-1, whereas adults are more susceptible to Vibrio. We measured the expression of 102 immune-genes by high-throughput RT-qPCR, which revealed oysters have different transcriptional responses to OsHV-1 and Vibrio. The transcriptional response in the early stages of OsHV-1 infection involved genes related to apoptosis and the interferon-pathway. Transcriptional response to Vibrio infection involved antimicrobial peptides, heat shock proteins and galectins. Interestingly, oysters in the later stages of OsHV-1 infection had a transcriptional response that resembled an antibacterial response, which is suggestive of the oyster's microbiome causing secondary infections (dysbiosis-driven pathology). This study provides molecular evidence that oysters can mount distinct immune response to viral and bacterial pathogens and these responses differ depending on the age of the host.