Un ARN au cœur du métabolisme carboné du staphylocoque doré

Résultats scientifiques
Biochimie-biologie structurale

La découverte des ARN non-codants a révolutionné le paradigme de la régulation des gènes dans tous les organismes vivants. Les chercheurs ont caractérisé la fonction d’un ARN régulateur singulier de la bactérie pathogène opportuniste Staphylococcus aureus. Grâce à cette étude publiée dans EMBO Journal, ils ont montré que cet ARN est au centre des changements métaboliques de la bactérie lorsque la quantité de sucres nécessaires à sa croissance diminue.

L’utilisation massive d’antibiotiques a entrainé l’apparition de bactéries multi-résistantes à l’origine de nombreux échecs thérapeutiques. La France a été classée par l’ECDC (European Center for Disease Control) comme le 6ème pays européen le plus affecté par les infections multi-résistantes parmi lesquelles 12,9% ont été attribuées à Staphylococcus aureus résistants à la méthicilline en 2017.  Cette bactérie a développé de multiples stratégies pour s’adapter à des environnements variés ce qui lui permet de combattre, d’échapper au système immunitaire, de se disséminer et de persister dans les tissus de l’hôte. Elle est ainsi responsable de pathologies allant d’infections bénignes de la peau, à d’autres plus graves comme les endocardites ou les septicémies. Ces infections contractées en milieu hospitalier ou communautaire représentent un problème majeur de santé publique.

Afin de combattre ce microorganisme, l’un des enjeux est le développement de nouvelles molécules antimicrobiennes. Pour atteindre cet objectif, il est essentiel d’élucider les réseaux de régulation qui permettent à S. aureus de s’adapter et de survivre pendant l’infection de l’hôte. La pathogénicité est due à la production d’une multitude de facteurs de virulence, dont la synthèse est finement régulée au cours de l’infection et de la croissance bactérienne entre autres par les ARN régulateurs (sARN). Les sARN sont des macromolécules qui interviennent dans de nombreux processus comme le métabolisme, la virulence et les biofilms. Ces derniers sont une communauté hétérogène de bactéries formant une mince couche adhérant à une surface naturelle ou artificielle comme les prothèses médicales (voir figure). Plus de 90 ARN régulateurs ont été identifiés chez S. aureus mais leurs fonctions restent à élucider. Ils agissent souvent en interférant avec les ARN messagers ce qui mène à l’activation ou à la répression de leur traduction en protéines.

Les chercheurs ont découvert grâce à de multiples approches le rôle d’un de ces ARN, RsaI, qui a la particularité d’être induit lorsque les nutriments, tel que le glucose, diminuent dans le milieu extracellulaire. Ainsi, en absence de glucose, RsaI réprime un transporteur du glucose et la voie des pentoses phosphate, et à l’inverse active des enzymes des voies de fermentation, et d’autres requises pour résister au monoxyde d’azote, un métabolite libéré par les cellules endothéliales et les macrophages. Ainsi RsaI est au cœur de réseaux complexes qui conduisent la population bactérienne à moduler son métabolisme afin d’utiliser de nouvelles sources carbonées et de réadapter sa croissance aux variations de l’environnement. De plus, en inhibant la synthèse de IcaR, un répresseur de la synthèse des biofilm, RsaI active la synthèse des polysaccharides constituant la matrice entourant les bactéries dans le biofilm. Dans ces conditions, les microorganismes sont non seulement protégés de l’action des antibiotiques mais adoptent un état de dormance qui les rendent tolérants aux mêmes drogues. Ces résultats illustrent le lien étroit entre le métabolisme, l’adaptation au stress, et la virulence et dessinent un nouveau réseau de régulation médié par RsaI autour de l’utilisation des sources carbonées. Comprendre les mécanismes qui conduisent à ces interactions complexes est une des voies qui devraient aider au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques afin de mieux combattre les infections à S. aureus.

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© Isabelle Caldelari

Figure : Prise de vue au microscope électronique à balayage d'un biofilm de "Staphylococcus aureus" développé sur une prothèse vasculaire (CNRS)

 

En savoir plus
A multifaceted small RNA modulates gene expression upon glucose limitation in Staphylococcus aureus.
Bronesky D, Desgranges E, Corvaglia A, François P, Caballero CJ, Prado L, Toledo-Arana A, Lasa I, Moreau K, Vandenesch F, Marzi S, Romby P, Caldelari I.
EMBO J. 2019 Feb 13. pii: e99363. doi: 10.15252/embj.201899363.

Contact

Pascale Romby
DRCE, Chercheuse CNRS
Isabelle Caldelari
Enseignante-chercheuse à l'Université de Strasbourg

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Pascale Romby
DRCE, Chercheuse CNRS
Isabelle Caldelari
Enseignante-chercheuse à l'Université de Strasbourg