Le lipopolysaccharide (LPS) est une molécule constituant la membrane externe des bactéries à Gram négatif. La molécule peut également être appelée endotoxine. Le LPS peut aider à protéger la bactérie des défenses de l’hôte et peut contribuer à la maladie chez l’hôte.

Le LPS comprend une grande partie de la partie de la membrane externe qui est orientée vers l’extérieur de la bactérie. Il y a moins de molécules de phospholipides dans cette « foliole » externe de la membrane que sur la face interne de la membrane. Ainsi, en raison de la présence de lipopolysaccahride, la construction de la membrane externe est asymétrique. En revanche, la membrane interne des bactéries à Gram négatif et la membrane unique des bactéries à Gram positif sont plus symétriques, les deux folioles de la membrane étant composées à peu près des mêmes molécules.

Un LPS complet se compose d’une portion lipidique et d’une chaîne de sucre. La région lipidique est ancrée dans la partie interne de la membrane par une molécule appelée lipide A. Un polysaccharide central est également considéré comme faisant partie de la région lipidique. Ce noyau contient un composé connu sous le nom d’acide 2-céto-3-désoxyoctonique, ou KDO. Les parties lipidiques A et KDO des LPS sont communes à tous les LPS bactériens.

L’autre région du LPS est la chaîne du sucre. Cette partie est également connue sous le nom d’antigène O. L’antigène O tire son nom du fait qu’il est exposé à l’environnement externe et sera la cible de la formation d’anticorps par l’hôte. La chaîne latérale du sucre hydrophile (« aimant l’eau ») s’étend vers l’extérieur de la surface de la cellule dans l’environnement aqueux qui entoure généralement de nombreuses bactéries à Gram négatif. Il existe de nombreux arrangements chimiques de la chaîne du sucre.

La fabrication du LPS est un processus en plusieurs étapes impliquant de nombreuses enzymes. La molécule complète de LPS est incorporée dans la membrane externe. La voie biosynthétique du LPS a été déduite par l’isolement de mutants défectueux dans l’assemblage du LPS.

Le LPS peut être détecté à l’aide de techniques microscopiques après la liaison d’anticorps spécifiques au LPS. De plus, un test biochimique peut être effectué. Le test utilise un composé obtenu à partir du crabe en fer à cheval.

Toutes les bactéries n’ont pas une chaîne de sucre complète. Selon l’espèce bactérienne, une partie de la chaîne du sucre peut être présente ou la chaîne du sucre peut être totalement absente. Les différentes chimies du LPS ont un effet sur l’apparence des bactéries lorsqu’elles sont cultivées en colonies sur des milieux de croissance solides. Les bactéries avec la chaîne latérale complète peuvent apparaître lisses et même humides, tandis que celles sans chaîne latérale apparaissent souvent froissées et sèches. Pour cette raison, les bactéries ayant les LPS complets sont connues sous le nom de souches lisses et les bactéries sans chaîne latérale de sucre sont désignées sous le nom de souches rugueuses. Les espèces de bactéries qui se trouvent entre les deux, ayant une partie de la chaîne latérale du sucre, sont appelées souches semi-rugueuses.

La composition du LPS affecte également la chimie globale de la surface bactérienne. Parce que les chaînes de sucre qui dépassent de la surface sont hydrophiles, la bactérie a tendance à préférer les environnements aqueux. En revanche, l’absence des chaînes latérales expose la partie lipidique hydrophobe (« water hating ») du LPS. La surface de ces bactéries a tendance à être plus hydrophobe. En solution, les bactéries rugueuses ont tendance à s’agglutiner pour éviter l’eau. Les composés antibactériens hydrophobes sont plus susceptibles de pénétrer dans les souches rugueuses que dans les souches lisses. Dans le tractus intestinal des animaux à sang chaud, où vivent de nombreuses bactéries à Gram négatif, la possession d’un LPS complet est avantageuse pour l’absorption des nutriments hydrophiles par les bactéries.

La structure du LPS a une influence profonde sur le potentiel des bactéries Gram négatives infectieuses pour établir une infection chez l’homme et d’autres animaux. Les chaînes de sucre des LPS lisses peuvent recouvrir les protéines de surface de la membrane externe, masquant les protéines de la détection immunitaire. De plus, une bactérie peut faire varier la chimie de l’antigène O, de manière à rendre le ciblage des anticorps à la surface bactérienne encore plus difficile. En revanche, la réponse immunitaire à une souche rugueuse, où les protéines de surface ne sont pas camouflées, est plus grande et plus cohérente.

Le lipopolysaccharide est médicalement important pour l’homme. Lorsqu’il est exempt de la bactérie, le LPS est toxique. La partie du LPS responsable de la toxicité est le noyau et la partie lipidique A (l’endotoxine). L’endotoxine peut provoquer une fièvre, une diminution du nombre de globules blancs et des dommages aux vaisseaux sanguins entraînant une réduction de la pression artérielle. À des concentrations d’endotoxines suffisamment élevées, un choc peut s’installer et la mort peut survenir.

Voir aussi Membranes bactériennes et parois cellulaires; entérotoxines et exotoxines; Immunisation