Gern, Lise

2012, Tonetti, Nicolas, Gern, Lise

La protéine de surface C (OspC) de Borrelia burgdorferi sensu lato (sl) est impliquée dans de nombreux mécanismes participant à la dissémination de l'agent pathogène chez son hôte. La grande diversité du gène ospC a permis une classification des différents allèles en groupes, laissant apparaître un lien entre l'invasivité de la bactérie chez l'Homme et les différents groupes ospC.
Sachant que le gène ospC est aussi impliqué dans la dissémination des spirochètes chez la tique, nous avons étudié la dynamique de transmission des spirochètes de la tique à l’hôte et vice-versa en fonction de leur appartenance à un groupe ospC. Nous avons donc évalué la dynamique de transmission de B. afzelii par Ixodes ricinus après infection expérimentale et naturelle pour des isolats appartenant aux groupes invasifs A1, A2, A3, A4, A5 et aux groupes indéfinis ME et YU. L'efficacité de transmission de la tique à l'hôte, de l'hôte à la tique, mais aussi de tique à tique lors du co-feeding a ainsi été évaluée pour chaque isolat.
Tous les groupes ospC ont été infectieux pour les souris et/ou les tiques après injection sous-cutanée et/ou via des tiques infectées. Par contre, aucune transmission par co-feeding n'a été observée pour les génotypes A3 et A4, ce qui laisse supposer une composante génétique propre à cette voie de transmission. Des différences importantes dans la dynamique de transmission ont été observées entre les infections expérimentales et naturelles. La voie d'inoculation des spirochètes est donc un facteur influençant fortement la dynamique de transmission.
Finalement, le temps de repas sanguin nécessaire pour qu'il y ait transmission de spirochètes de la l'hôte à la tique, et inversement, a aussi été évalué. Un repas sanguin de 6 heures seulement a été suffisant pour observer une transmission de spirochètes de l'hôte à la tique, avec une infectivité des souris pour les tiques augmentant avec la durée de repas sanguin. Pour la situation inverse, seules les souris infestées pendant 24 heures et plus ont déclaré des infections systémiques. Toutefois, placer des tiques 24 heures à 37°C avant infestation des souris a permis une transmission après seulement 12 heures de repas sanguin.
Des différences significatives dans la dynamique de transmission ont été observées autant entre génotypes qu'au sein d'un même génotype, laissant supposer que le gène ospC seul n'est pas responsable des différences d'efficacité de transmission observées au niveau intra spécifique. Il ne semble donc pas possible d'évaluer correctement les risques encourus par l'Homme de développer une maladie de Lyme invasive en se basant uniquement sur la distribution des différents ospC dans la nature., Borrelia burgdorferi sensu lato (sl) outer surface protein C (OspC) is involved in numerous crucial mechanisms during the life cycle of the pathogen, influencing its dissemination in the vector and in the host. The genetic diversity at the ospC locus has led to a classification into groups of alleles. While there is a linkage between invasiveness in human and the different ospC genotypes, many interrogations remain on how the host-vector-host dynamic of transmission is influenced by those genotypes, which could have an impact on their distribution in nature.
We therefore investigated the transmission dynamics of B. afzelii isolates belonging to invasive genotypes A1, A2, A3, A4, A5 and to undefined groups ME and YU, using a laboratory-based system including Balb/c mice and Ixodes ricinus ticks with experimental or tick infections. The efficiency of transmission from infected mice to ticks and from infected ticks to mice was evaluated for each isolate as well as the efficiency of co-feeding transmission between infected nymphs and uninfected larvae feeding on uninfected mice.
Each ospC group was infectious for mice and/or ticks after experimental and/or natural infections. On the other hand, no co-feeding transmission occurred for ospC groups A3 and A4, which suggests a genetic component unique to this transmission pathway. Important differences in the transmission efficiencies were observed between experimental and natural infections. Inoculation route therefore greatly influences the transmission dynamic of spirochetes.
Finally, delays in the transmission of B. afzelii from mice to tick and from tick to mice were also evaluated. Host to tick transmission was observed as soon as six hours after tick attachment. Transmission to ticks was enhanced with the duration of the blood meal. For the tick to host transmission delay, mice were infected after being challenged for 24 hours with infectious ticks. Incubating infectious ticks 24 hours at 37°C shortened the delay to only 12 hours of blood meal.
Significant differences in the tick to host, host to tick and co-feeding transmissions were observed among and within B. afzelii ospC groups, suggesting that B. afzelii ospC gene alone is not responsible for variations in the efficiency of host-vector-host dynamic of transmission at the intra specific level. Evaluating risks of infection with an invasive form of the Lyme disease agent based on the distribution of those genotypes in nature seems therefore not relevant.

2007, Fingerle, Volker, Goettner, Gereon, Gern, Lise, Wilske, Bettina, Schulte-Spechtel, Ulrike

Alteration of the outer surface protein (Osp) composition – especially that of OspA and OspC – seems to be important for the adaptation of Borrelia burgdorferi sensu lato to its endothermic hosts (mammals) and poikilothermic vectors (ticks). OspA possibly mediates adherence to tick midgut cells thus enabling the borreliae to survive in the vector, while OspC is associated with borrelial invasion of the tick salivary glands and infection of the mammalian hosts. Here we describe the first successful transformation and complementation of a Borrelia afzelii ospC mutant with the wild-type ospC in trans. To test the influence of OspC on the dissemination behavior in ticks, unfed Ixodes ricinus nymphs were artificially infected by capillary feeding either with B. afzelii wild type, the B. afzelii ospC mutant or the ospC-complemented clone. Tick midguts and salivary glands were investigated after different time intervals for the presence of borreliae and for OspA and OspC by immunfluorescence staining with monoclonal antibodies. While the B. afzelii wild-type strain exhibiting abundant OspC on its surface disseminated to the salivary glands, the OspC-negative mutant was only present in the tick midguts. The ospC-complemented clone which constitutively expresses the wild-type ospC was again able to colonize the salivary glands. This finding demonstrates that OspC is crucial for dissemination of B. afzelii from the tick midgut to the salivary glands, a prerequisite for infection of the warm-blooded host. A summary of the detailed data presented here has already been given in Goettner et al. [2006. OspC of B. afzelii is crucial for dissemination in the vector as shown by transformation and complementation of a European OspC-deficient B. afzelii strain. Int. J. Med. Microbiol. 296S1(Suppl. 40), 122–124].