Pyocyanine

Définition

La pyocyanine est un pigment bleu-vert antibiotique produit par la bactérie Gram négatif Pseudomonas aeruginosa. Ce facteur de virulence active permet à P. aeruginosa de tuer les cellules hôtes, de contrer les mouvements des cils, d'inhiber la prolifération des lymphocytes et de modifier la phagocytose. Grâce à ses propriétés redox, la pyocyanine génère des espèces réactives à l'oxygène qui causent un stress oxydatif dans les cellules bactériennes et de mammifères. La pyocyanine est un composé chimique d'un groupe dérivé de la phénazine.

Une molécule de pyocyanine :

La formule de la pyocyanine est C₁₃H₁₀N₂O.

Explications

⭐ La pyocyanine (PCN) est un alcaloïde qui est l'une des nombreuses toxines produites et sécrétées par les bactéries P. aeruginosa. La pyocyanine est un métabolite secondaire de couleur bleue avec la capacité d'oxyder et de réduire d'autres molécules et peut donc tuer les microbes qui entrent en compétition avec P. aeruginosa ainsi que les cellules des poumons de mammifères auxquels P. aeruginosa infectés au cours de la fibrose kystique. Puisque la pyocyanine est un zwitterion au pH sanguin, elle est capable de traverser facilement la membrane cellulaire. Il existe trois états différents dans lesquels la pyocyanine peut exister; oxydé, réduit de façon monovalente ou réduit divalent. Les mitochondries jouent un rôle très important dans le cycle de la pyocyanine entre ses états redox, qui, étant très actifs, peuvent générer des espèces réactives de l'oxygène.

En 1859, le pharmacien Mathurin-Joseph Fordos a pu isoler le pigment du pus de couleur bleue après de longs soins de la plaie. Il a inventé le nom commun, composé des mots grecs pour pus et cyan. Deux décennies plus tard (1882), Carle Gessard a pu montrer que Pseudomonas aeruginosa produit cette substance. La structure de la pyocyanine sous forme de 5-N-méthyl-1-hydroxyphénazinium bétaïne a été clarifiée en 1938.

La pyocyanine est produits naturellement par la bactérie Pseudomonas aeruginosa. On pense qu'il sert de pigment respiratoire et de facteur de virulence pour générer des espèces réactives de l'oxygène.

✅ La pyocyanine est un colorant antibactérien. En raison de ses propriétés réductrices, la pyocyanine crée un stress oxydatif chez les bactéries et les cellules de mammifères.

⭐ L'épithète spécifique aeruginosa est un mot latin signifiant vert-de-gris ("rouille du cuivre"), se référant à la couleur bleu-vert des cultures de laboratoire de l'espèce. Ce pigment bleu-vert est une combinaison de deux métabolites de P. aeruginosa, la pyocyanine (bleu) et la pyoverdine (vert), qui confèrent la couleur caractéristique bleu-vert des cultures.

Pour que la pyocyanine soit synthétisée par P. aeruginosa, deux gènes spécifiques doivent être fonctionnels. MvfR est un gène qui produit un facteur de transcription qui active les gènes phnAB. Ces gènes produisent la molécule de quinolone qui régule ensuite les opérons phzRABCDEFG 1 et 2 qui sont essentiels à la synthèse de la phénazine. La synthèse de pyocyanine est contrôlée principalement par le processus de détection par signalisation de quorum. Les souches de P. aeruginosa qui sont incapables de synthétiser la pyocyanine peuvent toujours bénéficier de ses effets si la souche a co-infecté le poumon avec des souches substances naturelles pouvant produire de la pyocyanine. La biosynthèse peut être affectée par l'interruption de la voie ar, qui est responsable de la synthèse de l'acide chorismique à partir de l'acide shikimique. L'acide chorismique est le précurseur de la pyocyanine, dans lequel un intermédiaire est formé aminé que les deux unités tautomères assemblées différentes, génère de l'acide fénazino-1-carboxylique. Ce composé est un précurseur d'autres phénazines.

La pyocyanine inactive la catalase en réduisant sa transcription génique et en ciblant directement l'enzyme. Le glutathion est un antioxydant important modulé par la pyocyanine. En particulier, la totalité de la forme réduite est appauvrie tandis que la forme oxydée est favorisée avec du peroxyde d'hydrogène qui n'est pas dissipé par la catalase. Dans la fibrose kystique pulmonaire, la pyocyanine intracellulaire convertit l'oxygène moléculaire en radical libre de superoxyde par l'oxydation du NADPH à NADP+. Cela a un effet doublement négatif sur les poumons. Premièrement, le NADPH utilisé par la pyocyanine épuise le substrat disponible pour la réaction catalysée par l'enzyme NADPH oxydase. Deuxièmement, le radical superoxyde généré peut inhiber les cytokines telles que l'IL-4, l'IL-13 et l'IFN-y qui régulent généralement à la hausse la NADPH oxydase. Lorsque le poumon est confronté à la pyocyanine, une concentration plus élevée de catalase et de superoxyde dismutase est observée pour faire face à la cascade de radicaux qui sont produits.

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