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Fait marquant

Guerre civile bactérienne


Nous avons identifié à la surface de Pseudomonas aeruginosa un nouveau système de sécrétion (SST6) permettant l'injection de toxines ou d’autres effecteurs. Dans cette étude, nous montrons que certains gènes dits accessoires et codant pour SST6​ participent très probablement à une voie de signalisation trans-membranaire favorisant, dans certaines conditions environnementales, la mise au point du dispositif d'injection.

Publié le 27 février 2013
Les microbes vivent dans presque tous les environnements, formant des communautés poly-microbiennes appelées biofilms. Pendant la colonisation et l'infection des tissus, les agents pathogènes et commensaux cohabitent, interagissent, communiquent et combattent pour les éléments nutritifs. Dans la plupart des cas, un contact direct de cellule à cellule est nécessaire pour ce phénomène.

Des chercheurs de notre laboratoire cherchent à élucider les mécanismes moléculaires de la pathogénicité bactérienne et à décrypter les réponses cellulaires de l'hôte à l'infection. Une nouvelle nano-machinerie moléculaire capable de pourvoir « la bonne santé » de bactéries en leur permettant de mener une guerre intra- et inter- espèces a été récemment identifiée dans l'enveloppe bactérienne (Figure 1). Cette structure ressemble au bactériophage ; appelée système de sécrétion de type VI (SST6), elle se présente sous la forme d’un appendice retrouvé à la surface de la bactérie et composé de plus de 15 protéines qui agissent en tant que dispositifs d'injection de toxines ou d’autres effecteurs. Dans une étude bio-informatique précédente[1], SST6 avait été caractérisé comme étant un complexe de 13 protéines retrouvées à la fois chez les bactéries pathogènes et les non pathogènes. De plus, cette étude avait mis en évidence que certaines bactéries, tel le pathogène opportuniste humain Pseudomonas aeruginosa, présentaient un certain nombre de gènes accessoires spécifiques localisés dans le même opéron que celui qui code pour des protéines connues comme étant impliquées dans la régulation de l’activation de SST6.


Figure 1. L’injection des toxines via SST6 est dépendante d’un contact entre deux cellules.

Une nouvelle étude a été réalisée en collaboration avec le groupe du Dr Joseph Mougous de l'Université de Washington[2] dans le but de caractériser les produits de ces gènes accessoires, souvent associés aux besoins spécifiques de la bactérie, afin de mieux comprendre le rôle de SST6 dans les interactions intra- et inter- bactériennes. Dans ce but, les chercheurs ont construit des mutants de P. aeruginosa délétés des gènes accessoires tagS, tagT, tagR et tagQ (Figure 2). Les systèmes de sécrétion dans ces bactéries mutantes se sont avérés être correctement assemblés mais incapables de sécréter leur toxines, suggérant que ces protéines ont un rôle dans la régulation de l’activation du SST6. Avec l’aide de la plate-forme protéomique de notre institut, il a été montré que TagQ est une lipoprotéine qui est localisée sur la membrane externe de P. aeruginosa et qui est indispensable pour l'ancrage de TagR, un acteur clef dans l’activation du SST6, sur cette même membrane. Enfin des approches biochimiques ont permis de montrer que TagT et TagS forment un nouveau transporteur ABC intra-membranaire, lui aussi indispensable à l'activation du SST6.

Ces études ont permis de proposer un modèle rendant compte du fait que les protéines considérées comme accessoires pour le système de sécrétion SST6 participent très probablement à une voie de signalisation trans-membranaire qui favorise la mise au point du dispositif d'injection dans des conditions environnementales appropriées.


Figure 2. Tests de compétition entre P. aeruginosa et Escherichia coli, une autre bactérie à Gram négatif.
A - Mono-culture de Escherichia coli (colonies colorées).
B - Test de compétition entre E. coli et une souche sauvage de P. aeruginosa. Toutes les colonies de E. coli sont tuées.
C - Dans ces tests de compétition, les quatre mutants de délétion de P. aeruginosa ΔtagQ, ΔtagR, ΔtagS et ΔtagT, sont mis en culture en présence de E. coli. Leur capacité à injecter une toxine dépendante du SST6 est évaluée au travers de ce test visuel.
Un opéron est un groupement de gènes qui sont transcrits ensemble en ARN messager.
Les transporteurs ABC forment un vaste ensemble de protéines transmembranaires dont le rôle est le transport unidirectionnel de part et d'autre de la membrane cytoplasmique de diverses substances (ions, stérols, macromolécules...) en utilisant l'énergie fournie par l'hydrolyse de l'ATP. 

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