Un nouveau mécanisme de régulation des gènes chez Listeria

Entrée de Listeria dans une cellule épithéliale. © Institut Pasteur

 

22 août 2014

 

Comment les bactéries perçoivent-elles leur environnement ? Comment choisissent-elles leurs nutriments ? Comment se nourrissent-elles ? Voici quelques unes des questions auxquelles sont parvenus à répondre François Jacob et Jacques Monod en expliquant les moyens mis en œuvre par les bactéries pour détecter le lactose dans leur environnement et réguler leurs gènes en conséquence. Ce fut  la mise en évidence de l’opéron : unité d’ADN nécessaire au transport et au métabolisme d’un substrat, qui agit sous le contrôle d'un signal moléculaire régulateur. Découverte qui aura valu aux deux chercheurs le prix Nobel de médecine en 1965. Ce signal régulateur avait été supposé être un ARN mais pour l’opéron lactose le régulateur est une protéine, le fameux répresseur Lac. Ce n’est pas toujours le cas.

 

Dans un article publié dans la revue Science, le 22 août 2014, les chercheurs de l’unité Interactions Bactéries-Cellules, dirigée par Pascale Cossart (Institut Pasteur, Inserm, INRA), sont parvenus à décrypter un des secrets du système de régulation des gènes de Listeria, bactérie présente dans les aliments et responsable de la listériose. Les chercheurs ont découvert comment Listeria monocytogenes parvient à détecter la présence d’une molécule appelée « éthanolamine », que les bactéries peuvent utiliser comme source de nutriment chez leur hôte, l’homme. L’éthanolamine provient de la dégradation de la phosphatidyl éthanolamine des membranes des cellules et est déjà connue pour servir de nutriment à certains pathogènes comme Salmonella dans l’intestin.

 

Il se trouve que pour utiliser et dégrader l’éthanolamine, Listeria comme Salmonella d’ailleurs a besoin d’un cofacteur : la vitamine B12. La bactérie a donc développé un mécanisme unique qui lui permet d’attendre que la vitamine B12 et l’éthanolamine soient présentes en même temps avant d’activer l’opéron qui déclenche la dégradation de l’éthanolamine. Ce mécanisme permet ainsi d’éviter l’activation de l’opéron tant que le substrat et le cofacteur ne sont pas présents simultanément pour débuter la dégradation de ce qui est pour la bactérie un facteur de croissance.

 

La beauté du système réside dans le fait que cette régulation est orchestrée par un ARN non codant qui peut être présent sous deux formes – une courte ou une longue - selon que la vitamine B12 est présente ou pas. La vitamine B12 peut se fixer sur l’extrémité de l’ARN non codant qu’on appelle un riboswitch. En l’absence de B12, l’ARN est produit sous une forme longue qui peut lier et séquestrer un activateur des gènes d’utilisation de l’éthanolamine. En présence de B12 l’ARN est produit sous une forme courte et ne peut lier l’activateur qui est libre et donc active les gènes de l’utilisation de l’éthanolamine.

 

Ces résultats décrivent un nouveau mécanisme de régulation de gènes qui influence de façon très importante le pouvoir pathogène de Listeria.

 

Illustration : Entrée de Listeria dans une cellule épithéliale. © Institut Pasteur

 


Source

Sequestration of a two-component response regulator by a riboswitch regulated non-coding RNA, Science, 22 août 2014, DOI : 10.1126/science.1255083

 

J.R. Mellin1 2 3, Mikael Koutero1 2 3, Daniel Dar 4, Marie-Anne Nahori1 2 3, Rotem Sorek4, Pascale Cossart1 2 3

 

1 Institut Pasteur, Unité des Interactions Bactéries-Cellules, Paris, F-75015 France.
2 INSERM, U604, Paris, F-75015 France.
3 INRA, USC2020, Paris, F-75015 France.
4 Weizmann Institute of Science, Department of Molecular Genetics, Rehovot, Israel

 

Mis à jour le 22/08/2014