Mécanisme de coordination du cycle cellulaire chez l’agent pathogène du choléra

Disposition de l’ADN et division sont directement liées chez les bactéries

Dans les cellules en prolifération, les chromosomes doivent être dupliqués et équitablement répartis de part et d’autre de la zone de division des cellules pour que l’information génétique soit fidèlement transmise. Chez les eucaryotes, la coordination entre la séparation des chromosmes et la division est assurée par le contrôle de plusieurs étaopes de la division par le fuseau mitotique, la machinerie de séparation des chromosomes. Il n’y a pas d'équivalent fonctionnel du fuseau mitotique chez les bactéries. Elles possèdent généralement un seul chomosome, et il existe un lien direct entre la disposition des deux copies issues de la duplication de ce chromosome et l’assemblage de la machinerie de division. Ainsi, dans les entérocoques comme Escherichia coli, une protéine appelée MatP maintient les deux copies de la région du chromosome qui est répliquée en dernier (le terminus) dans la zone de division gràce à une interaction directe avec une protéine de la machinerie de division. 

L’étude de Vibrio cholerae suggère le mécanisme d’action originel de MatP

Vibrio chroleare appartient à une famille bactérienne apparentée aux Entérocoques, dont les membres ont acquis un second chromosome par domestication d’un plasmid, un parasite des bactéries. Dans un article publié dans Nature Communications, les scientifiques ont étudié le role et le mode d’action de MatP chez V. cholerae afin de comprendre comment la disposition de deux chromosomes d’origine différentes peut-être reliée à la division. 

En utilisant des méthodes de séquençage massif, ils ont pu montrer que MatP se lie sur le terminus des deux chromosomes et qu’elle les structure en des domaines génomiques isolés du reste de l’ADN chromosomique, ce qui témoigne du degré de domestication du nouveau chromosome. En utilisant la miscroscopie de fluorescence pour suivre l’arrangement spatial des deux chromosomes au cours du cycle cellulaire et une technique basée sur le séquençage massif pour mesurer la cohésion des nouvelles copies d’ADN au cours de la duplication des chromosomes et au cours de la division, ils ont montré que MatP retarde la séparation des deux copies du terminus de chacun des deux chromosomes, ce qui conduit à leur maintient au centre de la cellule. De plus, ils ont montré que MatP agit indépendamment de tout lien avec la machinerie de division chez V. cholerae, suggérant que le mécanisme d’action originel de MatP est de prolonger la cohésion des copies du terminus. 

Ces résultats mettent en évidence des mécanismes fascinants qui permettent aux bactériens de garantir une division cellulaire précise, même sans les structures complexes des eucaryotes. 

Figure : A. Représentation shématique du cycle cellulaire de Vibrio cholerae. Le chromosome primaire (ChrI) est représenté en bleu, et le secondaire (ChrII) en vert. Un disque blanc indique la position de leur région de terminaison de la réplication. Les zones où se localisent les protéine sont grisées. B. Illustration de l’utilisation de la vidéomiscroscopie pour observer le positionnement de régions chromosmiques au cours du cycle cellulaire. C. Illustration de l’utilisation de techniques de séquençages en masse pour analyser les sites de fixation de MatP et la cohésion des chromatides sœurs derrière les fourches de réplication. VSP1, VSP2, VPI1, VPI2, SI : facteurs de pathogénicités. 

En savoir plus : Espinosa, E., Challita, J., Desfontaines, JM. et al. MatP local enrichment delays segregation independently of tetramer formation and septal anchoring in Vibrio cholerae. Nat Commun 15, 9893 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54195-0