Nouvelles connaissances sur le métabolisme du microbiote intestinal
Les chercheurs découvrent les mécanismes de contrôle de l'utilisation des polysaccharides chez Bacteroides thetaiotaomicron
Des chercheurs de l'Institut Helmholtz de recherche sur les infections à ARN (HIRI) et de l'Université Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg ont identifié une protéine et un groupe de petits acides ribonucléiques (ARNs) chez Bacteroides thetaiotaomicron, qui régulent le métabolisme des sucres. Ces découvertes permettent de mieux comprendre comment ce microbe intestinal s'adapte à des conditions nutritionnelles variables. Elles permettent d'approfondir notre compréhension du rôle de cette bactérie dans l'intestin humain et pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à promouvoir la santé par le biais du microbiote. L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
L'intestin joue un rôle essentiel dans la santé humaine. La composition du microbiote et ses fonctions pour le bien-être humain sont fortement influencées par la façon dont les bactéries s'adaptent à l'environnement intestinal en constante évolution. La question de savoir comment les commensaux intestinaux adaptent leur métabolisme aux fluctuations quotidiennes des nutriments est donc devenue un sujet central de la recherche sur le microbiote.
Bien que l'écosystème microbien de l'intestin varie d'une personne à l'autre, plusieurs espèces sont prédominantes. L'une de ces espèces est Bacteroides thetaiotaomicron. Ces microbes possèdent des dizaines de complexes multiprotéiques différents codés sur des sites spécifiques du génome appelés loci d' utilisation des polysaccharides(PUL). Les complexes PUL permettent aux bactéries de lier, de décomposer et d'importer des polysaccharides spécifiques, contribuant ainsi à la réussite de leur colonisation intestinale. La production des complexes PUL est étroitement contrôlée au niveau transcriptionnel. Cependant, la manière dont les PUL sont régulés au niveau post-transcriptionnel pour s'adapter aux changements environnementaux reste largement inexplorée. Les scientifiques de l'Institut Helmholtz de recherche sur les infections à base d'ARN (HIRI) de Würzburg, un site du Centre Helmholtz de Braunschweig pour la recherche sur les infections (HZI) en coopération avec l'Université Julius-Maximilians de Würzburg (JMU), et de la Chaire de microbiologie de la JMU ont relevé ce défi. En collaboration avec l'université Vanderbilt de Nashville, dans le Tennessee (États-Unis), et l'université de Toronto au Canada, ils ont réalisé des progrès significatifs grâce à une série d'expériences in vitro et in vivo.
"Nos recherches ont révélé un circuit de régulation basé sur l'ARN remarquablement complexe qui régit l'expression de la PUL chez B. thetaiotaomicron", déclare l'auteur correspondant Alexander Westermann pour expliquer les résultats de l'étude publiée dans la revue Nature Communications. "Cela complète les travaux antérieurs axés sur les mécanismes de contrôle transcriptionnel", ajoute-t-il.
Un réseau complexe
Au cœur de ce réseau se trouve la protéine de liaison à l'ARN RbpB : "Nous avons découvert que l'absence de RbpB nuit considérablement à la colonisation intestinale", explique Ann-Sophie Rüttiger, premier auteur de l'étude et doctorante dans le laboratoire d'Alexander Westermann.
L'analyse fonctionnelle a révélé que RbpB interagit avec des centaines de transcrits cellulaires. Ceux-ci comprennent un groupe de molécules d'ARN non codantes paralogues(famille d ' ARN s paralogues, FopS en abrégé) comprenant 14 membres. Ensemble, RbpB et FopS contrôlent les processus cataboliques et veillent à ce que les microbes puissent s'adapter de manière optimale à des conditions nutritives changeantes. "Cette étude a contribué à notre compréhension du contrôle métabolique coordonné par l'ARN, qui est crucial pour la santé des espèces dominantes du microbiote", ajoute Rüttiger.
Les prochaines études porteront sur la structure de RbpB de manière plus détaillée et identifieront les mécanismes clés de la liaison à l'ARN. L'équipe prévoit également d'examiner les similitudes fonctionnelles entre RbpB et d'autres protéines de liaison à l'ARN afin de découvrir des plaques tournantes post-transcriptionnelles dans d'autres espèces de microbiote intestinal.
Une connaissance approfondie des fonctions des gènes et des protéines bactériennes pourrait contribuer de manière significative au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour lutter contre les maladies infectieuses et intestinales, ainsi que pour promouvoir la santé par la manipulation des bioactivités du microbiote intestinal. "Nos résultats offrent une approche prometteuse pour mieux comprendre ce consortium microbien et l'exploiter pour de nouvelles stratégies de traitement", conclut M. Westermann.
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 Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Ann-Sophie Rüttiger, Daniel Ryan, Luisella Spiga, Vanessa Lamm-Schmidt, Gianluca Prezza, Sarah Reichardt, Madison Langford, Lars Barquist, Franziska Faber, Wenhan Zhu, Alexander J. Westermann; "The global RNA-binding protein RbpB is a regulator of polysaccharide utilization in Bacteroides thetaiotaomicron"; Nature Communications, Volume 16, 2025-1-2
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