Découverte d'une fonction bactérienne que les phagocytes ADN pour survivre au système immunitaire
Comment l'agent pathogène Staphylococcus aureus récupère l'ADN de la cellule infectée pour réparer son matériel génétique pendant l'infection.
Une équipe internationale dirigée par le Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) décrit dans Nature Communications une nouvelle fonction du gène comk, appartenant à l'agent pathogène humain Staphylococcus aureus, qui capture l'ADN exogène pour réparer son matériel génétique et ainsi survivre à la réponse immunitaire de l'hôte. Cette découverte ouvre la voie au développement de cibles thérapeutiques pour renforcer le système immunitaire contre les infections nosocomiales.
Bactérie Staphylococcus aureus
Pixabay
Les bactéries ont une propriété appelée compétence naturelle. Cela repose sur l'action d'un complexe protéique dans leur membrane qui peut transporter de l'ADN externe - de la cellule qu'ils infectent ou d'autres bactéries proches - dans la bactérie et l'incorporer dans le sien. Grâce à ce mécanisme, les bactéries modifient leur propre information génétique. "C'est un moyen pour eux d'évoluer", explique Daniel López, chef du groupe Biologie moléculaire des infections au CNB, qui a dirigé les recherches.
Cependant, la question de l'information génétique responsable d'une telle fonction restait posée. "Il existe de nombreuses espèces bactériennes qui, bien qu'elles possèdent les gènes pour produire cette machinerie, n'ont jamais été vues comme capables d'acquérir des gènes de l'extérieur. Une question qui se pose depuis des dizaines d'années est la suivante : comment est-il possible que les gènes de la compétence naturelle se trouvent dans des bactéries non compétentes", explique M. López.
La réponse est fournie par la présente recherche. Les bactéries dites non compétentes utilisent effectivement des gènes de compétition pour incorporer de l'ADN extracellulaire. Mais ils n'utilisent pas ce matériel pour modifier leur génome "mais les utilisent comme nourriture et pour fixer leur matériel génétique".
Lorsqu'elles infectent un hôte, les bactéries pathogènes doivent faire face à un environnement hostile, principalement causé par l'action des cellules immunitaires envoyées sur le site de l'infection. Le succès d'un agent pathogène réside, en partie, dans sa capacité à combattre et à survivre aux défenses immunitaires, qui ont deux effets fondamentaux sur les bactéries. La première est de nuire à l'efficacité de la bactérie dans l'obtention de nutriments et d'énergie par des processus conventionnels. La seconde consiste à endommager le génome de l'agent envahisseur.
Julia García-Fernández, chercheuse au CNB et l'un des premiers auteurs de l'étude, explique que "dans cette situation, S. aureus induit cette machinerie, qui agit de deux manières : d'une part, elle réoriente le métabolisme pour croître plus lentement et capte l'ADN exogène qui lui permettra de réparer les dommages causés à son matériel génétique. "
Adaptation à la réponse immunitaire
S. aureus est un agent pathogène associé aux infections nosocomiales, parfois mortelles, dans différents tissus et organes tels que la peau, les voies respiratoires et les os. Cependant, sa prévalence a augmenté, notamment sa présence accrue dans les milieux communautaires, tels que les écoles ou les prisons, où les personnes touchées ne sont pas caractérisées par un système immunitaire affaibli.
Une partie du succès de S. aureus, outre l'acquisition d'une résistance aux antibiotiques, réside dans la capacité du micro-organisme à s'adapter métaboliquement à la réponse immunitaire de l'hôte. L'équipe CNB-CSIC a maintenant pu déchiffrer que cette réponse se produit grâce au gène de compétition naturel comk, dont la fonction était jusqu'à présent connue comme étant le transport d'ADN exogène.
Les dommages qui se produisent dans l'ADN bactérien pendant l'infection sont dus aux radicaux libres, les espèces réactives de l'oxygène (ROS), produits par les cellules immunitaires dans leur lutte contre S. aureus. L'action de comk permet de réparer le génome.
En outre, au cours de l'infection, le système immunitaire rend la respiration de S. aureus difficile. Le plan B de la bactérie consiste à passer à la fermentation comme mécanisme de respiration cellulaire. Mais ce système est beaucoup moins efficace en ce qui concerne l'utilisation du glucose. Les chercheurs ont déterminé le rôle de la comk dans l'amélioration du flux du métabolisme du glucose afin qu'elle puisse fermenter de manière compétitive.
Possibilité thérapeutique
L'équipe a testé la nouvelle fonction et a découvert qu'en ciblant la machinerie, les bactéries étaient incapables d'infecter et finissaient par mourir. "Il s'agit d'une avancée importante, non seulement au niveau académique, mais aussi parce que ce mécanisme a une fonctionnalité très pertinente lorsqu'il s'agit de bloquer les infections", déclare M. López.
Cette recherche ouvre la voie au développement de molécules ciblant le gène comk comme possibilité thérapeutique. La thérapie agirait comme une aide au système immunitaire en empêchant une fermentation efficace et la réparation génétique de la bactérie. Le groupe de Lopez au CNB travaille dans cette direction en recherchant par ordinateur des composés qui inhibent les gènes naturellement compétitifs.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Espagnol peut être trouvé ici.
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