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Transformation du pneumocoque

 



Figure 1: Régulation de la compétence (ou X-state) chez S. pneumoniae. Le précurseur du peptide déclencheur de la compétence, le CSP, est codé par le gène comC. Il est maturé et exporté par son transporteur ComA-ComB. Le CSP agît de l’extérieur des cellules en stimulant son récepteur, l’histidine kinase membranaire ComD. Ce récepteur s’autophosphoryle, puis transphosphoryle son partenaire, le régulateur de réponse ComE. ComE~P active alors directement l’expression du gène comX qui code pour un facteur σ alternatif, σX, spécifiquement requis pour l’expression des gènes tardifs de compétence (com).  Parmi ces derniers figurent les gènes requis pour le transport de l’ADN (DNA uptake ; Fig. 2), pour la maturation de l’ADN internalisé en recombinants (DNA processing ; Fig. 3) et pour permettre aux cellules compétentes d’éliminer les pneumocoques non compétents (Fratricide ; Fig. 4). Nos analyses cinétiques ont montré que le CSP induisait d’abord une forte, mais brève (environ 5 minutes), transcription des gènes précoces (comCDE induction). La transcription des gènes tardifs se produit ensuite (recA induction), alors que l’expression des gènes précoces s’éteint complètement, bien que le CSP soit toujours présent et intact dans le milieu extracellulaire (11).
Code : couleur rouge, signalisation par peptide ; flêches bleues, activation transcriptionnelle.

Streptococcus pneumoniae (le pneumocoque) ) est une bactérie à Gram positif pathogène de l’homme. Nous nous intéressons à la transformation génétique de cette espèce (16, 18) principalement de deux points de vue.
Le premier concerne le rôle de la compétence pour la transformation dans la biologie du pneumocoque. Nous abordons cette question en étudiant la régulation de la compétence (Fig. 1), et en analysant les signaux et les conditions environnementales qui aboutissent à son déclenchement. Nos analyses d’expression globale montrent que le régulon compétence contient plus d’une centaine de gènes (20) dont seul un quart est requis pour la transformation génétique. Nos travaux récents montrent que six autres gènes sont impliqués dans l’élimination des pneumocoques non compétents par les cellules compétentes (22, 23, 26), phénomène baptisé fratricide du pneumocoque (Fig. 4). Le fratricide est à l’origine de la libération d’ADN chromosomique (21) et de facteurs de virulence (22). L’induction de la compétence en réponse à la mitomycine C (agent endommageant l’ADN) et aux antibiotiques (24) nous a amené à proposer qu’elle constitue une réponse globale au stress chez cette bactérie dépourvue de système SOS (25). Pour tenir compte du fait que les cellules comptétentes sont dotées de diverses potentialités (transformation génétique, fratricide…), nous avons suggéré de rebaptiser cet état physiologique transitoire X-state (25).
Le deuxième est le devenir de l’ADN transformant. Nous avons caractérisé la polarité ainsi que la cinétique de transport de l’ADN (Fig. 2) et nous avons identifié les étapes affectées chez plusieurs mutants du système de transport (17). Nous étudions maintenant les mécanismes moléculaires de maturation des fragments d’ADN simple-brin internalisés en produits de recombinaison (Fig. 3) et, en particulier, le rôle de deux protéines induites lors de la compétence, DprA et RecA (19). L’examen des paramètres affectant la plasticité génétique du pneumocoque suggère que nombre d’entre eux ont été ajustés au cours de l’évolution de cette espèce de manière à favoriser les échanges génétiques par transformation (13), y compris par la capture d’ADN étranger (15). La transformation génétique apparaît donc comme un élément clé de l’adaptabilité du pneumocoque à son environnement.

Organisme étudié :

Streptococcus pneumoniae.

Mots clés :

Devenir de l’ADN transformant, DprA, pneumocoque, régulation de la compétence, RecA, transformation génétique, SOS, virulence

Financements:

Les travaux de l’équipe ont été financés pour partie par l’Union Européenne (October 2000-April 2004; grant QLK2-CT-2000-00543), le Ministère Délégué à la Recherche et aux Nouvelles Technologies (ACI Microbiology grant; awarded in June 2003), et l’ANR (2006-2008).
Miriam Moscoso (20, 17, 21) a bénéficié d’un Marie-Curie Individual Fellowship (October 2000-2002; QLK2-CT-1999-51509).
Nathalie Campo bénéficie d’une « Bourse Post-doctorale de Retour » de la Fondation pour la Recherche Médicale (2007-2008).

Une partie des travaux de l'équipe est financée par la communauté européenne dans le cadre du 7ème programme-cadre FP7/2007-2013, sous la référence HEALTH-F3-2009-222983 (projet Pneumopath). Pour plus de détails sur le projet Pneumopath, consulter le website http://www2.le.ac.uk/projects/pneumopath

Liens avec des travaux antérieurs:

- A new family of high affinity ABC manganese and zinc permeases.
- Repeated extragenic sequences in procaryotic genomes: a proposal for the origin and dynamics of the RUP element in Streptococcus pneumoniae. (Oggioni and Claverys, 1999 ; Medline).
- L’élément répété BOX préalablement identifié dans le groupe (Martin et al., 1992 ; Medline) a fait l’objet d’une analyse fonctionnelle complémentaire. Sa stabilité dans le génome de S. pneumoniae et de l’espèce bactérienne la plus proche, Streptococcus mitis, a été examinée et un modèle, similaire à celui établi pour l’élément RUP, expliquant sa mobilité a été proposé (Knutsen et al., 2006 ; Medline).  

 

 

 


 

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