Capsular sialic acid of Streptococcus suis serotype 2 binds to swine influenza virus and enhances bacterial interactions with virus-infected tracheal epithelial cells.

Streptococcus suis serotype 2 is an important swine bacterial pathogen, and it is also an emerging zoonotic agent. It is unknown how S. suis virulent strains, which are usually found in low quantities in pig tonsils, manage to cross the first host defense lines to initiate systemic disease. Influenza virus produces a contagious infection in pigs which is frequently complicated by bacterial coinfections, leading to significant economic impacts. In this study, the effect of a preceding swine influenza H1N1 virus (swH1N1) infection of swine tracheal epithelial cells (NTPr) on the ability of S. suis serotype 2 to adhere to, invade, and activate these cells was evaluated. Cells preinfected with swH1N1 showed bacterial adhesion and invasion levels that were increased more than 100-fold compared to those of normal cells. Inhibition studies confirmed that the capsular sialic acid moiety is responsible for the binding to virus-infected cell surfaces. Also, preincubation of S. suis with swH1N1 significantly increased bacterial adhesion to/invasion of epithelial cells, suggesting that S. suis also uses swH1N1 as a vehicle to invade epithelial cells when the two infections occur simultaneously. Influenza virus infection may facilitate the transient passage of S. suis at the respiratory tract to reach the bloodstream and cause bacteremia and septicemia. S. suis may also increase the local inflammation at the respiratory tract during influenza infection, as suggested by an exacerbated expression of proinflammatory mediators in coinfected cells. These results give new insight into the complex interactions between influenza virus and S. suis in a coinfection model.

Rôle des cellules dendritiques dans la modulation de la réponse immunitaire de l'hôte contre Streptococcus suis

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et agent zoonotique responsable de méningites et de septicémies. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis sont peu connus; et il en est de même pour les stratégies utilisées par S. suis afin de déjouer cette réponse. L’augmentation de l’incidence et de la sévérité des cas humains souligne le besoin d’une meilleure compréhension des interactions entre S. suis et le système immunitaire afin de générer une réponse immunitaire efficace contre ce pathogène. Les cellules dendritiques (DCs) sont de puissantes cellules présentatrices d’antigènes qui stimulent les lymphocytes T et B, assurant la liaison entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. L’objectif principal de ce projet était d’évaluer le rôle joué par différents facteurs de virulence de S. suis sur la modulation de la fonction des DCs et de la réponse T-dépendante. Nous avons examiné l’effet des facteurs clés pour la virulence de S. suis, dont la capsule polysaccharidique (CPS), les modifications de la paroi cellulaire (D-alanylation de l’acide lipotéichoïque et N-déacétylation du peptidoglycane) et la toxine suilysine, sur l’activation et la maturation de DCs murines dérivées de la moelle osseuse (bmDCs). Suite à l’infection par S. suis, les bmDCs sont activées et subissent un processus de maturation caractérisé par l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation et la production de cytokines pro-inflammatoires. La CPS est le principal facteur interférant avec la production de cytokines, même si les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine peuvent également moduler la production de certaines cytokines. Enfin, la CPS, les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine interfèrent avec la déposition du complément à la surface des bactéries et, en conséquence, avec le « killing » dépendant du complément. Les résultats ont été confirmés à l’aide de bmDCs porcines. Nous avons aussi voulu identifier les récepteurs cellulaires impliqués dans la reconnaissance de S. suis par les DCs. Nous avons démontré que la production de cytokines et l’expression des molécules de co-stimulation par les DCs sont fortement dépendantes de la signalisation par MyD88, suggérant que les DCs reconnaissent S. suis et deviennent activées majoritairement via la signalisation par les récepteurs de type Toll (TLRs). En effet, on remarque une diminution de la production de plusieurs cytokines ainsi que de l’expression de certaines molécules de co-stimulation chez les DCs TLR2-/- ou TLR2-/- et TLR9-/- double négatives. Finalement, le récepteur NOD2 semblait jouer un rôle partiel dans l’activation des DCs suite à une infection par S. suis.Enfin, nous avons évalué les conséquences de la modulation des fonctions des DCs sur le développement de la réponse T-dépendante. Les splénocytes totaux produisent plusieurs cytokines en réponse à S. suis. Des analyses in vivo et ex vivo ont permis d’observer l’implication des cellules T CD4+ et le développement d’une réponse de type « T helper » 1 (TH1) bien que la quantité de cytokines TH1 produites lors de l’infection in vivo par S. suis demeure assez basse. La CPS de S. suis interfère avec la production de plusieurs cytokines par les cellules T in vitro. Expérimentalement, l’infection induite par S. suis résulte en de faibles niveaux de production d’anticorps anti-S. suis, mais aussi d’anticorps dirigés contre l’ovalbumine utilisée comme antigène rapporteur. Cette interférence est corrélée avec la sévérité des signes cliniques, suggérant que S. suis interfère avec le développement d’une réponse immunitaire adaptative appropriée qui serait requise pour contrôler la progression de l’infection. Les résultats de cette étude mèneront à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis.

Etude du développement de la réponse humorale dirigée contre la capsule polysaccharidique de Streptococcus suis et Streptococcus du groupe B

Streptococcus suis et Streptococcus du groupe B (GBS) sont deux bactéries encapsulées qui induisent des pathologies similaires chez l’homme et/ou l’animal, incluant septicémies et méningites. La capsule polysaccharidique (CPS) est un facteur de virulence clé de ces deux pathogènes et les anticorps (Ac) anti-CPS présentent un bon potentiel protecteur. Néanmoins, ces molécules sont faiblement immunogéniques et les mécanismes de la génération de la réponse humorale anti-CPS demeurent méconnus. L’objectif principal de cette thèse était d’évaluer les caractéristiques et les mécanismes du développement de la réponse Ac dirigée spécifiquement contre les CPS de S. suis et GBS, ainsi que l’effet de la biochimie de la CPS dans cette réponse. Nous avons étudié S. suis types 2 et 14 et GBS types III et V, dont les CPS présentent plusieurs similarités dans leurs compositions et leurs structures, incluant la présence d’acide sialique, un sucre potentiellement immunosuppresseur, tout en possédant une antigénicité propre. Nous avons tout d’abord analysé la nature de la réponse Ac anti-CPS sérique face à la bactérie entière. Les souris infectées par S. suis développent une réponse très faible (S. suis type 2) voire insignifiante (S. suis type 14) de profil isotypique restreint à l’IgM et sont incapables de monter une réponse mémoire efficace face à une seconde infection. Un profil similaire est obtenu chez le porc infecté par S. suis type 2. On détecte des titres d’IgM anti-CPS significatifs chez les souris infectées par GBS (type III ou V). Toutefois, la magnitude de la réponse reste globalement faible et aucune commutation de classe n’est observée. Nous avons ensuite examiné l’influence de la biochimie de la CPS sur ces profils de réponse en conduisant des expériences avec la CPS hautement purifiée de ces pathogènes. Tandis que la CPS de GBS type III administrée aux souris conserve des propriétés immunogéniques similaires à celles observées durant l’infection par la bactérie intacte, les CPS de S. suis type 2 et GBS type V perdent toute capacité à induire une réponse Ac spécifique. L’analyse de l’interaction in vitro des CPS avec les cellules dendritiques (DC) murines, des acteurs clés dans la détection des pathogènes et l’orchestration des réponses immunitaires subséquentes, révèle que ces molécules stimulent la production de niveaux conséquents de chémokines via différents récepteurs. Néanmoins, les CPS sont inaptes à induire la sécrétion de cytokines et elles interfèrent avec la capacité des DC à exprimer BAFF, une cytokine clé dans la différenciation des lymphocytes B en plasmocytes. L’utilisation de CPS chimiquement désialylées démontre que l’acide sialique ne joue aucun rôle immunosuppresseur majeur dans le développement de la réponse Ac dirigée contre les CPS purifiées de S. suis ou GBS, ni sur l’interaction des CPS avec les DC in vitro, ni sur profil de la réponse in vivo. D’autres propriétés biochimiques intrinsèques à ces CPS seraient responsables de l’inaptitude de l’hôte infecté à monter une réponse Ac adéquate et les identifier constituera un outil précieux pour une meilleure compréhension de l’immunopathogénèse de S. suis et GBS ainsi que pour développer des moyens de lutte efficaces contre ces bactéries.

Enfermedad neonatal temprana por Streptococcus Agalactiae en un unidad de recién nacidos, factores de riesgo maternofetales asocaidos a severidad y mortalidad

la colonización materna por estreptococo del grupo B (SGB) en países en desarrollo es de 4-20%, 50% de sus hijos nacen colonizados y el 1-2% desarrollan enfermedad invasiva con alto riesgo de morbimortalidad y secuelas. La incidencia de infección es diez veces más alta en menores de 1500gramos. Objetivo: determinar los factores de riesgo maternofetales asociados a enfermedad severa y mortalidad neonatal por Streptococcus agalactidae en una unidad de recién nacidos. Materiales y Métodos: se realizó un estudio observacional analítico de cohorte histórica durante un periodo de 2 años. Se tomaron 11 (once) recién nacidos con cuadro clínico de enfermedad invasiva por SGB, con confirmación en ocho (8) casos con hemocultivos, un (1) caso con cultivo de líquido cefalorraquídeo y dos (2) con ambos. Quince (15) controles que correspondían a las madres colonizadas con recién nacidos asintomáticos y con cultivos negativos. Las características demográficas de los dos (2) grupos no mostraron diferencias significativas. Se calcularon frecuencias absolutas y relativas y se buscaron asociaciones mediante el cálculo del estadístico Chi2, se aceptaron valores de p < 0.05, bajo el programa SPSS 15.0 para Windows. Resultados: los factores maternos predictivos para enfermedad por SGB incluyeron, fiebre periparto mayor a 37.5 grados centígrados (p <0.05), corioamnionitis y ruptura de membranas mayor a 18 horas (p<0.05). Los factores de riesgo neonatal incluyeron prematurez (<37 semanas) y bajo peso al nacer(<2500 gramos) (p<0.05). La severidad de la enfermedad se valoró por la presencia de neumonía, meningitis o hemorragia pulmonar. Se encontró una mortalidad de 5(45%). Conclusiones: se encontró relación estadísticamente significativa entre la corioaminionitis materna, la ruptura de membranas mayor a 18 horas, la prematurez y el peso bajo al nacer con la severidad de la enfermedad y la mortalidad. La incidencia estimada de infección neonatal en la unidad de recién nacidos fue de 1,8 casos/1000 nacidos vivos y la de colonización materna fue de 4,3 casos/ 1000 maternas. Se deben realizar más estudios en el país para establecer la incidencia real de enfermedad neonatal por SGB y hacer investigación sobre la costoefectividad de las medidas de prevención.

Enfermedad neonatal temprana por Streptococcus agalactiae en una unidad de recién nacidos, factores de riesgo materno-fetales asociados a severidad y mortalidad

La colonización materna por estreptococo del grupo B (SGB) en países en desarrollo es del 4-20%; el 50% de sus hijos nacen colonizados y el 1-2% desarrollan enfermedad invasiva con alto riesgo de morbimortalidad y secuelas. Objetivo: determinar los factores de riesgo materno-fetales asociados a enfermedad severa y mortalidad neonatal por SGB en una unidad de recién nacidos. Materiales y métodos: se realizó un estudio observacional analítico de cohorte histórica durante un período de dos años. Se tomaron 11 casos con enfermedad invasiva y 15 controles. Se calcularon frecuencias absolutas y relativas, y se buscaron asociaciones mediante el cálculo del estadístico chi2. Resultados: los factores maternos predictivos para enfermedad por SGB incluyeron fiebre periparto mayor a 37,5 grados centígrados (p < 0,05), corioamnionitis y ruptura de membranas mayor a 18 horas (p < 0,05). Los factores de riesgo neonatal incluyeron prematurez (< 37 semanas) y bajo peso al nacer (< 2.500 gramos) (p < 0,05). Se encontró una mortalidad de 5 (45%). Conclusiones: hubo relación estadísticamente significativa entre la corioaminionitis materna, la ruptura de membranas mayor a 18 horas, la prematurez y el peso bajo al nacer con la severidad de la enfermedad y la mortalidad. La incidencia estimada de infección neonatal en la unidad de recién nacidos fue de 1,8 casos/1.000 nacidos vivos, y la de colonización materna fue de 4,3 casos/1.000 maternas. Se deben realizar más estudios en el país para establecer la incidencia real de enfermedad neonatal por SGB y hacer investigación sobre la costo-efectividad de las medidas de prevención.

Neonatal mortality in puppies due to bacteremia by Streptococcus dysgalactiae subsp dysgalactiae

We report a case of bacteremia in puppies caused by Streptococcus dysgalactiae subsp. dysgalactiae. Identification was achieved by phenotypic and molecular genetic methods. This is the first report of the recovery of S. dysgalactiae subsp. dysgalactiae from dogs.

Streptococcus castoreus sp nov., isolated from a beaver (Castor fiber)

A previously undescribed, Gram-positive, catalase-negative, Streptococcus-like organism originating from a European beaver (Castor fiber) was subjected to a taxonomic study. The organism displayed beta-haemolytic activity and gave a positive reaction with Lancefield group A antisera. Based on the results of biochemical testing, the organism was tentatively identified as a member of the genus Streptococcus, but it did not correspond phenotypically to any recognized species of this genus. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies confirmed this assignment, with the bacterium forming a hitherto unknown subline within the genus. Sequence divergence values of greater than 3% from other reference streptococcal species, however, demonstrated that the unidentified coccus-shaped organism represents a hitherto unknown species. Based on phenotypic and molecular phylogenetic evidence, it is therefore proposed that the unknown organism from a beaver be classified as a novel species, Streptococcus castoreus sp. nov. The type strain is M605815/03/2(T) (=CCUG 48115(T) = CIP 108205(T)).

Streptococcus halichoeri sp nov., isolated from grey seals (Halichoerus grypus)

Phenotypic and phylogenetic studies were performed on six unidentified, Gram-positive, catalase-negative, chain-forming Streptococcus-like organisms recovered from grey seals. Biochemically the six strains were highly related to each other, but they did not appear to correspond to any recognized species of the genus Streptococcus. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies confirmed that phylogenetically the strains were members of the genus Streptococcus, but sequence divergence values of greater than 3 % compared with reference streptococcal species demonstrated that the organisms from seals represent a novel species. SDS-PAGE analysis of whole-cell proteins confirmed the phenotypic distinctiveness of the seal organisms. Based on biochemical criteria and molecular chemical and genetic evidence, it is proposed that the unknown organism from seals be classified as a novel species, Streptococcus halichoeri sp. nov., the type strain of which is CCUG 48324(T) (=CIP 108195(T)).

Streptococcus marimammalium sp nov., isolated from seals

Two strains of an unidentified, Gram-positive, catalase-negative, chain-forming, coccus-shaped organism recovered from seals were characterized using phenotypic and molecular taxonomic methods. Based on morphological and biochemical criteria the strains were tentatively identified as streptococci but they did not appear to correspond to any recognized species of the genus Streptococcus. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies showed that the strains were closely related to each other and confirmed their placement in the genus Streptococcus. Sequence divergence values of > 5 % with reference streptococcal species demonstrated the organisms from seals represent a novel species. SDS-PAGE analysis of whole-cell proteins confirmed that the two organisms were closely related to each other but were different from all currently defined streptococcal species. Based on biochemical criteria, molecular chemical and molecular genetic evidence, it is proposed that the unknown isolates from seals be assigned to a novel species of the genus Streptococcus, Streptococcus marimammalium sp. nov. The type strain is M54/01/(T) (=CCUG 48494(T)=CIP 108309(T)).

Streptococcus equi subsp ruminatorum subsp nov., isolated from mastitis in small ruminants

Six isolates of an unknown Gram-positive, catalase-negative, chain-forming, coccus-shaped organism isolated from ovine and caprine mastitis were characterized by phenotypic and molecular taxonomic methods. On the basis of cellular morphology and the results of biochemical tests, the organism was tentatively identified as a streptococcal species. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies confirmed that the organism is a member of the genus Streptococcus, with Streptococcus equi as its closest phylogenetic relative (98(.)8% similarity). DNA-DNA pairing studies showed that the unidentified organism displayed more than 70% relatedness to the type strains of S. equi subsp. equi and subsp. zooepidemicus. Despite the relatively high DNA-DNA reassociation values, biotyping and ribotyping allowed clear differentiation of the unknown bacterium from the two recognized subspecies of S. equi. On the basis of phenotypic and molecular genetic evidence, it is proposed that the unknown Streptococcus isolates from ovine and caprine mastitis be classified as a novel subspecies, Streptococcus equi subsp. ruminatorum subsp. nov. The type strain is CECT 5772(T) (=CCUG 47520(T) = Mt 167(T)).

Fastidiosipila sanguinis gen. nov., sp nov., a new Gram-positive, coccus-shaped organism from human blood

Phenotypic and phylogenetic studies were performed on two strains of an unidentified Gram-positive, fastidious, non-spore-forming, coccus-shaped bacterium recovered from human blood. The organism was catalase-negative and grew under strictly anaerobic conditions and in the presence of 2 and 6% O-2. Comparative 16S rRNA gene sequencing demonstrated that the unidentified bacterium was, phylogenetically, far removed from peptostreptococci and related Gram-positive coccus-shaped organisms, but exhibited a phylogenetic association with Clostridium rRNA cluster III [as defined by Collins et al, Int J Syst Bacteriol 44 (1994), 812-826]. Sequence divergence values of 15% or more were observed between the unidentified bacterium and all other recognized species within this and related rRINIA clostridial clusters. Treeing analysis showed that the unknown bacterium formed a deep line branching at the periphery of rRNA cluster III and represents a hitherto unknown genus within this supra-generic grouping. On the basis of both phylogenetic and phenotypic evidence, it is proposed that the unknown bacterium from blood be classified in a new genus, Fastidiosipila gen. nov., as Fastidiosipila sanguinis sp, nov. The type strain of Fastidiosipila sanguinis is CCUG 47711(T) (= CIP 108292(T)).

Streptococcus devriesei sp nov., from equine teeth

Phenotypic and phylogenetic studies were performed on four unidentified Gram-positive staining, catalase-negative, cc-hemolytic Streptococcus-like organisms recovered from the teeth of horses. SDS PAGE analysis of whole-cell proteins and comparative 16S rRNA gene sequencing demonstrated the four strains were highly related to each other but that they did not correspond to any recognised species of the genus Streptococcus. Phylogenetic analysis based on 16S rRNA gene sequences showed the unidentified organisms form a hitherto unknown sub-line within the Streptococcus genus, displaying a close affinity with Streptococcus mutans, Streptococcus ferus and related organisms. Sequence divergence values of > 5% with thew and other reference streptococcal species however demonstrated the organisms from equine sources represent a novel species. Based on the phenotypic distinctiveness of the new bacterium and molecular chemical and molecular genetic evidence, it is proposed that the unknown species be classified as Streptococcus devriesei sp. nov. The type strain of Streptococcus devriesei is CCUG 47155(T) (= CIP 107809T).

Luteococcus sanguinis sp. nov., isolated from human blood

An unusual catalase-positive, Gram-positive, coccus-shaped bacterium that originated from a human blood specimen was subjected to a polyphasic taxonomic study. Cell-wall murein and lipid composition analyses indicated that the unknown isolate was a member of the genus Luteococcus. The results of comparative 16S rRNA gene sequence analysis were consistent with chemotaxonomic findings and showed that the unidentified bacterium represents a hitherto unknown sublineage, within the genus Luteococcus that is closely related to, but distinct from, Luteococcus japonicus. On the basis of both phenotypic and phylogenetic evidence, it is proposed that the unknown bacterium from human blood should be classified as Luteococcus sanguinis sp. nov., with the type strain CCUG 33897(T) (=CIP 107216(T)).

Streptococcus ovis sp. nov., isolated from sheep

Seven strains of an unknown Gram-positive catalase-negative chain-forming coccus-shaped organism isolated from clinical specimens from sheep were characterized by phenotypic and molecular taxonomic methods. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies demonstrated that the bacterium represents a new sub-line within the genus Streptococcus. The unknown bacterium was readily distinguished from recognized streptococcal species by biochemical tests and electrophoretic analysis of whole-cell proteins. Based on phylogenetic and phenotypic evidence, it is proposed that the unknown bacterium be classified as Streptococcus ovis sp. nov. The type strain of Streptococcus ovis is CCUG 39485T (= LMG 19174T).

Induction of neutralizing antibodies in mice immunized with an amino-terminal polypeptide of Streptococcus mutans P1 protein produced by a recombinant Bacillus subtilis strain

The oral pathogen Streptococcus mutans expresses a surface protein, P1, which interacts with the salivary pellicle on the tooth surface or with fluid-phase saliva, resulting in bacterial adhesion or aggregation, respectively. P1 is a target of protective immunity. Its N-terminal region has been associated with adhesion and aggregation functions and contains epitopes recognized by efficacious antibodies. In this study, we used Bacillus subtilis, a gram-positive expression host, to produce a recombinant N-terminal polypeptide of P1 (P1(39-512)) derived from the S. mutans strain UA159. Purified P1(39-512) reacted with an anti-full-length P1 antiserum as well as one raised against intact S. mutans cells, indicating preserved antigenicity. Immunization of mice with soluble and heat-denatured P1(39-512) induced antibodies that reacted specifically with native P1 on the surface of S. mutans cells. The anti-P1(39-512) antiserum was as effective at blocking saliva-mediated aggregation of S. mutans cells and better at blocking bacterial adhesion to saliva-coated plastic surfaces compared with the anti-full-length P1 antiserum. In addition, adsorption of the anti-P1 antiserum with P1(39-512) eliminated its ability to block the adhesion of S. mutans cells to abiotic surfaces. The present results indicate that P1(39-512), expressed and purified from a recombinant B. subtilis strain, maintains important immunological features of the native protein and represents an additional tool for the development of anticaries vaccines.