Higher order Taxa
Species
Serratia marcescens
Description and Significance
Serratia marcescens is a motile,short rod-shaped, Gram-negative, facultative anaerobe bacterium, classified as an opportunistic pathogen., Il a été découvert en 1819 par Bartolomeo Bizio à Padoue, en Italie. Bizio a nommé le genre Serratia en l « honneur de et physicien italien nommé Serratia, et a choisi marcescens pour le nom d » espèce après le mot Latin pour la désintégration . Serratia marcescens a d’abord été considéré comme inoffensif (non pathogène). En raison de sa capacité à produire une pigmentation rouge, il a été utilisé pour la première fois en 1906 comme marqueur afin de tracer l’activité bactérienne ou la transmission . Ce n’est que plus tard dans les années 1950 que le gouvernement américain a expérimenté le Serratia marcescens et les effets nocifs que les bactéries causent ont été révélés., Une étude utilisant Serratia marcescens a été réalisée pour déterminer la possibilité que des armes biologiques soient transmises par le courant du vent. Dans la célèbre « opération Sea Spray », l’armée américaine a rempli des ballons de Serratia marcescens et les a fait exploser au-dessus de San Fransisco. Serratia marcescens a été choisi parce qu’il était facile à suivre en raison de sa production de pigments. Cependant, il y a eu une augmentation du nombre de pneumonies et d’infections des voies urinaires signalées dans la région peu de temps après la réalisation de l’expérience ., Bien que Serratia marcescens ait été classé comme un agent pathogène humain dans les années 1960, les scientifiques l’ont encore utilisé comme traceur bactérien jusque dans les années 1970 .
de manière optimale, Serratia marcescens pousse à 37°C, mais il peut croître à des températures allant de 5 à 40°C. Ils poussent à des pH allant de 5 à 9 . Serratia marcescens est bien connue pour la pigmentation rouge qu’elle produit appelée prodigiosine. La prodigiosine est composée de trois cycles pyrrole et n’est pas produite à 37°C, mais à des températures inférieures à 30°C., La production de pigment rouge n’est pas présente dans toutes les souches mais dans celles qu’elle est présente, elle peut ressembler au sang . Ceci et le fait que Serratia marcescens pousse généralement sur du pain et des tranches de communion stockées dans des endroits humides, a conduit les scientifiques à suggérer la contamination de Serratia comme explication possible des miracles de transsubstantiation (la conversion du pain au corps et au sang du Christ). Par exemple, l’histoire du Miracle de Bolsena indique qu’en 1263, un prêtre ayant des doutes sur la présence du Christ dans l’hostie consacrée a présidé une messe dans la basilique de Bolsena., Après avoir prononcé les paroles de consécration, le sang a commencé à couler de l’hostie consacrée sur ses mains et l’autel . Cet événement a été représenté par Raphaël sur les murs du Vatican .
structure du génome
le génome de la souche Serratia marcescens Db11 a été séquencé par L’Institut Sanger avec la collaboration du Dr Jonathan Ewbank du Centre d’Immunologie de Marseille Luminy. Le génome complet est constitué d’un seul chromosome circulaire de 5 113 802 pb contenant une teneur en G+C de 59,51% .,
structure cellulaire et métabolisme
Serratia marcescens est courte et en forme de bâtonnet. C’est un anaérobe facultatif, ce qui signifie qu’il peut se développer en présence d’oxygène (aérobie) ou en absence d’oxygène (anaérobie). Il utilise principalement la fermentation comme moyen de collecte d’énergie et possède des enzymes (superoxyde dismutase, catalase ou peroxydes) qui le protègent des espèces réactives de l’oxygène, lui permettant de vivre dans des environnements oxygénés. Serratia marcescens est une bactérie à gram négatif., Les bactéries Gram négatives ont une paroi cellulaire mince faite d’une seule couche de peptidoglycane qui est entourée par une membrane externe. La membrane externe a des lipopolysaccharides (LPS), qui sont un type spécial de phospholipide composé d’acides gras qui sont attachés à un dimère de phosphate de glucosamine. Une glucosamine est ensuite attachée à un polysaccharide de base qui s’étend aux polysaccharides O. La membrane externe sert également de moyen de réguler l’absorption des nutriments et l’exclusion des toxines. Les pores et les transporteurs de protéines trouvés dans les couches d’enveloppe varient en sélectivité .,
Serratia marcescens est mobile et se déplace par plusieurs moyens différents. Une seule bactérie Serratia marcescens peut nager avec l’utilisation de son flagelle . En tant que groupe, ils peuvent essaimer ensemble sur une gélose de concentrations plus faibles (0 .5-0.8%) . Les cellules de l’essaim peuvent avoir une longueur comprise entre 5 et 30 µm et elles sont fortement flagellées et non absorbées. Serratia marcescens ont environ 100-1000 flagelles par cellule de nageur . Serratia marcescens peut également former un biofilm (structure complexe faite de matrices mucilagineuses sécrétéespour former un revêtement protecteur dans lequel ils sont enfermés ).,
L’hydrolyse de la caséine n’est pas un trait commun et est donc utile dans la différenciation de Serratia marcescens des 438 souches des familles Enterobacteriaceae et Pseudomonadaceae . Serratia marcescens a la capacité reproductible de décomposer la caséine en produisant une clairière sur des plaques de gélose laitière. La caséine est une protéine précipitée à partir du lait qui forme la base du fromage et de certains plastiques . Serratia marcescens utilise des enzymes extracellulaires appelées protéases pour décomposer les liaisons peptidiques (CO-NH) dans la caséine ., De même, une enzyme extracellulaire appelée gélatinase décompose la gélatine, une protéine incomplète qui manque de tryptophane. L’hydrolyse de la gélatine transforme la protéine en acides aminés individuels et la fait se liquéfier dans des conditions froides (moins de 25 °C) alors qu’elle serait autrement solide .
Il existe d’autres tests biochimiques qui aident à identifier Serratia marcescens en laboratoire. Il est négatif pour le test rouge de méthyle en raison de leur production de 2, 3 – butanediol et d’éthanol, mais positif pour le test de Voges-Proskauer, qui montre la capacité d’un organisme à convertir le pyruvate en acétoïne ., Serratia marcescens est négatif pour la production d’acide sur le lactose, mais positif glucose et saccharose (avec production de gaz) fermentation. Les tests de Nitrate sont positifs puisque le nitrate est généralement utilisé comme accepteur final d’électrons plutôt que comme oxygène . Le Citrate (test positif) est utilisé par Serratia marcescens pour produire de l’acide pyruvique. Il est positif pour la décarboxylase, qui est l’élimination d’un groupe carboxyle d’un acide aminé, produisant une amine et du dioxyde de carbone.La pigmentation rouge (prodigiosine) pour laquelle Serratia marcescens est connue peut être un facteur distinctif, mais n’est présente que dans certaines souches., On ne sait pas exactement pourquoi c’est le cas, mais on suppose qu’il s’agit d’un produit génétique étroitement régulé. La prodigiosine peut déclencher le système immunitaire d’un organisme (anticorps et cellules T), il est donc possible que Serratia marcescens vivant dans un corps humain limite la synthèse de la prodigiosine et échappe ainsi à la détection par le système immunitaire de l’hôte. De nombreuses souches semblent avoir perdu la capacité de le produire.
Écologie
Serratia marcescens est omniprésent. On le trouve couramment dans le sol, l’eau, les plantes et les animaux., Il est largement présent dans l’eau non potable dans les pays sous-développés en raison d’une mauvaise chloration. Ce micro-organisme est un agent commun responsable de la contamination des plaques de Petri dans les laboratoires et se développe également sur le pain . Bien que S. marcescens soit un microorganisme pathogène, il ne l’est qu’avec des individus immunodéprimés tels que ceux trouvés dans les hôpitaux où de nombreuses infections documentées ont lieu., Le mode de transmission de ce micro-organisme se fait soit par contact direct,soit par cathéters, gouttelettes, solutions d’irrigation salines et autres solutions que l’on croit stériles .
Pathologie
Serratia marcescens est un pathogène opportuniste qui causent des infections nosocomiales. Il est résistant à de nombreux antibiotiques traditionnellement utilisés pour traiter les infections bactériennes, telles que la pénicilline et l’ampicilline ., Cela est dû à toutes les caractéristiques de Serratia marcescens; membrane unique (LPS) en tant que bactérie à Gram négatif, la capacité de survivre dans des conditions aérobies et anaérobies et sa motilité . La plupart des souches sont résistantes à plusieurs antibiotiques en raison de la présence de facteurs R (gènes codant pour la résistance aux antibiotiques) sur les plasmides .Il existe de nombreuses maladies associées à Serratia marcescens: septicémie, bactériémie, méningite et abcès cérébraux, infections des voies urinaires, ostéomyélite, infections oculaires et endocardite ., En raison du large éventail de maladies que Serratia marcescens provoque, il n’y a pas un symptôme déterminant ou une source d’origine. Les biofilms produits sont généralement pathogènes dans l’organisme .
de plus, comme mentionné dans la structure cellulaire, la couche de LPS est attachée à la membrane externe de la bateria à Gram négatif. Le LPS agit comme une endotoxine (un composant cellulaire inoffensif tant que l’agent pathogène reste intact). La libération de LPS stimulerait trop les défenses de l’hôte et les ferait subir un choc endotoxique mortel ., La présence de LPS rend donc difficile de tuer Serratia marcescens sans provoquer la mort des cellules de l’hôte.
certains des antibiotiques qui se sont révélés efficaces contre Serratia marcescens sont les antibiotiques bêta-lactamines antipseudomonaux, qui tuent les bactéries en inhibant la synthèse de la paroi cellulaire. Bien qu’ils aient été développés et utilisés pour tuer pseudomonas, ils se sont également révélés efficaces contre Serratia marcescens et d’autres bactéries gram négatives étroitement apparentées. Une partie de la nature problématique de cet organisme est sa capacité à coloniser n’importe quelle surface., Par exemple, Serratia marcescens a été identifié comme l’organisme le plus commun trouvé dans les raclures cornéennes et les lentilles de contact . Il a cependant été constaté que le polyquaternium-1 (un biocide utilisé commercialement dans une solution désinfectante pour lentilles de contact) est actif contre la membrane cytoplasmique de Serratia marcescens .
facteurs R
S. marcescens contiennent ces facteurs R qui sont un type spécifique de plasmide porte un ou plusieurs gènes qui confère une résistance à différents types d’agents antimicrobiens.,La contribution des facteurs R à la résistance de Serratia à divers médicaments a été étudiée dès 1969. Cette étude a révélé que sur 22 strians résistants multiples, 21 étaient capables de transférer une forme de leur résistance à d’autres. Cette étude a également démontré que la résistance aux médicaments était beaucoup plus répandue chez Serratia que chez tout autre membre couramment isolé des Enterobacteriaceae., Il a également été constaté que non seulement les facteurs R médiaient la résistance aux souches qui étaient autrefois sensibles à certains médicaments, mais qu’ils conféraient en outre une résistance supplémentaire aux médicaments auxquels les souches étaient déjà résistantes auparavant . Depuis lors, d’autres expériences ont conclu que le système de transfert des facteurs R chez Serratia marcescens peut être sensible à la température et plus susceptible de se produire entre les organismes qui se trouvent être plus étroitement liés phylogénétiquement.
les Pompes à Efflux
Non seulement S., marcescens ont des facteurs R qui codent des gènes pour une résistance particulière aux médicaments, mais il contient également des pompes d’efflux sophistiquées qui éliminent davantage les toxines qui peuvent être fatales au micro-organisme. Plus précisément, SdeXY a été la première pompe d’efflux multidrogue appartenant à la famille RND (résistance-Nodulation-Division cellulaire)trouvée chez S. marcescens. Le gène SdeY est un membre de la famille RND, tandis que le SdeX est un membre des protéines de fusion membranaire., Lorsqu’elles fonctionnent correctement (Non mutées), ces protéines réduisent la sensibilité de l’organisme à l’érythromycine, à la tétracycline, à la norfloxacine, au chlorure de benzalkonium, au bromure d’éthidium, à l’acriflavine et à la rhodamine 6G (référence 4). D’autres pompes à efflux ont également été classées comme la pompe SdeAB RND et la pompe SdeCDE Rnd. Le premier fonctionne avec une large spécificité de substrat et le second est constitué d’une protéine de fusion membranaire (MFP)et de deux transporteurs RND différents (SdeD et SdeE).
un autre type de pompe d’efflux multidrogue trouvé dans ce micro-organisme est une pompe D’efflux de type ABC appelée SmdAB., Les gènes SmdA et SmdB doivent tous deux être présents et sont nécessaires à la résistance.
recherche actuelle
Une étude récente suggère que Serratia marcescensost3 produit une nouvelle prodigiosine appelée MAMPDM ((2,2′-dipyrrylméthène))qui pourrait avoir un impact important sur le traitement du cancer. Ce pigment rouge a démontré une activité cytotoxique sélective dans les lignées de cellules cancéreuses, mais en revanche, il a révélé une toxicité réduite pour les cellules non malignes. Ils sont arrivés à la conclusion que Serratia marcescensost3 peut en une seule fois être utilisé comme source pour développer un composé anticancéreux .,
Une autre étude suggère que la souche NCTC 10211 de Serratia marcescens pourrait servir de probiotique pour inhiber la croissance de H. pylori, l’agent responsable des ulcères d’estomac . Après avoir examiné plusieurs espèces et souches de bactéries différentes, La Souche NCTC 10211 de Serratia marcescens a révélé des zones d’inhibition frappantes lorsqu’elle a été inoculée avec différentes souches de Hp.Les composants et / ou le mécanisme impliqués dans l’inhibition de la prolifération de Hp ne sont pas encore bien compris. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour isoler et caractériser les substances inhibitrices afin qu’elles puissent être utilisées pour le traitement de la Hp., On ne sait pas si Serratia marcescens a une activité bactéricidique ou si elle favorise des changements dans la physiologie et la morphologie de Hp.
Serratia marcescens possède une capacité unique à produire des enzymes extracellulaires (28). Il a été démontré que plusieurs de ces enzymes ont la capacité de dégrader la chitine, une substance qui comprend principalement des parois cellulaires fongiques (28). Ces enzymes chitinolytiques pourraient avoir des utilisations industrielles et agricoles possibles telles que l’introduction de ces gènes pour les enzymes dégradant la chitine dans les cultures ainsi que pour les bactéries fermentatives (28)., Des recherches plus poussées sur la modification protéique des séquences nucléotidiques permettraient d’améliorer l’expression des gènes producteurs de chitine, fournissant ainsi un mécanisme de protection pour les plantes sensibles et les bactéries fermentatives contre les infections fongiques (28).
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édité par Irina Mashenko et abrehet Tesfamicael étudiants de M Glogowski à L’Université Loyola 1- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC87738/
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