1 résultat

Un mécanisme d'extinction de la transformation naturelle chez le pathogène Legionella pneumophila

Les bactéries peuvent activement acquérir et s'échanger des gènes. Cette faculté, appelée transformation naturelle, est contrôlée par les bactéries et n'est pas toujours apparente en laboratoire. Des chercheurs de l'unité Microbiologie, adaptation et pathogénie, du Centre international de recherche en Infectiologie et du laboratoire de biométrie et biologie évolutive, révèlent le mécanisme par lequel le pathogène humain Legionella pneumophila contrôle sa capacité d'acquisition de gènes. Ces travaux publiés dans la revue PNAS, mettent au jour un mécanisme inédit d'extinction d'expression de gène.

La transformation naturelle est un mécanisme majeur de transfert horizontal de gènes chez les bactéries. Il se produit lorsque les bactéries importent de l'ADN exogène afin de l'intégrer dans leur génome. La transformation autorise l'acquisition de gènes ou groupe de gènes conférant un avantage sélectif tels que des gènes de virulence et de résistance aux antibiotiques. Ce processus permet ainsi aux bactéries de diversifier leur matériel génétique et potentiellement d'éliminer ou de restaurer des éléments génétiques défectueux. Si l'import d'ADN peut apparaître bénéfique, un import incontrôlé d'ADN peut introduire des gènes inadaptés à l'espèce et mettre en péril le fonctionnement de la cellule. Même si la majorité des bactéries sont probablement capables d'acquérir de l'information génétique, elles n'expriment leur système d'import d'ADN que de façon transitoire et dans des conditions spécifiques encore mal comprises.
Comment certaines bactéries pathogènes contrôlent-elles leur capacité intrinsèque d'acquisition et de renouvellement génétique ?
L'équipe ATIP-Avenir «Transfert horizontal de gènes chez les bactéries pathogènes », dirigée par Xavier Charpentier, a découvert que chez l'agent pathogène humain Legionella pneumophila, le système d'import d'ADN est soumis à une extinction post-transcriptionelle, ou silencing. Les auteurs ont identifié les acteurs moléculaires de ce silencing. Il est médié par une protéine chaperonne d'ARN (RocC) et un nouvel ARN non-codant (RocR). Associé à la protéine RocC, RocR joue le rôle d'un guide pour cibler spécifiquement les ARN messagers (ARNm) codant le système d'import d'ADN et empêcher leur traduction. En bloquant ainsi spécifiquement la traduction de certains composants du système d'import, RocC et RocR inhibent la transformation naturelle. Non traduits, les ARNm sont alors dégradés. La levée du silencing permet à Legionella pneumophila de traduire et d'assembler les protéines du système d'import d'ADN, autorisant la transformation naturelle pendant une fenêtre de temps limité.

Ce mécanisme de contrôle de la transformation naturelle est inédit. De façon générale, comprendre les mécanismes de contrôle de l'import d'ADN pourrait permettre d'imaginer des stratégies visant à limiter l'acquisition de gènes de résistance aux antibiotiques. De manière importante, ce travail révèle aussi la fonction chaperonne à ARN de la protéine RocC qui appartient à la grande famille des protéines à domaine FinO/ProQ. D'autres membres de cette famille pourraient eux-aussi fonctionner comme des chaperonnes d'ARN capables, grâce à des guides ARN non-codant, d'interférer de façon ciblée avec les ARNm de la cellule. Ce système de silencing pourrait être transposable à d'autres organismes, ouvrant ainsi la voie à des stratégies ciblées d'extinction de gènes chez les organismes procaryotes et eucaryotes.

Figure : Modèle de la régulation de la transformabilité naturelle chez L. pneumophila. En condition de croissance normale, la chaperonne RocC stabilise l'ARN RocR et ce complexe ribonucléoprotéique interagit avec les ARNm des gènes codant le système d'import d'ADN (comEA, comM, comEC, comF). Cette interaction se produit via un appariement parfait sur une séquence commune de six nucléotides ainsi qu'un appariement imparfait adjacent et spécifique de chaque mRNA ciblé. Le complexe formé bloque la traduction des ARNm qui sont exposés aux nucléases cellulaires. Dans des conditions spécifiques, par exemple à la fin de la phase exponentielle de croisance à 30°C, l'expression de RocC diminue. Cela déclenche la déstabilisation de RocR et, par conséquent, la stabilisation des ARNm des gènes de compétence. Ceux-ci peuvent maintenant être traduits et le système d'import d'ADN est assemblé. Le transfert horizontal de gènes par transformation génétique naturelle peut alors se produire. MI, membrane interne; ME, membrane extérieure.

© Xavier Charpentier

Références :

  • Silencing of natural transformation by an RNA chaperone and a multi-target small RNA
    Laetitia Attaiech, Aïda Boughammoura, Céline Brochier-Armanet, Omran Allatif, Flora Peillard-Fiorente, Ross A. Edwards, Ayat R. Omar, Andrew M. MacMillan, J.N. Mark Glover and Xavier Charpentier
    PNAS. Early edition.doi: 10.1073/pnas.1601626113

Contacts :

  • Xavier Charpentier
    Centre International de Recherche en Infectiologie
    CNRS UMR5308, Inserm U1111, ENS de Lyon, Université Claude Bernard
    10 rue Raphaël Dubois
    69100 Villeurbanne

    Tel: 04 72 44 58 22