Inhibition de la croissance du bacille de la tuberculose par une de ses toxines

Publié par Isabelle le 20/05/2022 à 13:00
Source: CNRS INSB
Certaines bactéries produisent des toxines qui leur permettent de contrôler leur propre croissance, facilitant ainsi une adaptation rapide à différents stresses ou autres agressions du système immunitaire. Les scientifiques ont caractérisé le mécanisme d'action d'une de ces toxines présente chez Mycobacterium tuberculosis, le bacille de la tuberculose (La tuberculose est une maladie infectieuse transmissible et non immunisante, avec des signes...). La toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de...) se fixe au ribosome (Les ribosomes sont des complexes ribonucléoprotéiques (c'est-à-dire composés de...) et clive spécifiquement certains ARN messagers (ARNm) en cours de traduction. Cette activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) est pour la première fois observée par cryo-microscopie électronique. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications.


Mode d'action de la toxine TAC de Mycobacterium tuberculosis.
© Emmanuel Giudice et Pierre Genevaux

Les systèmes "toxine-antitoxine" (TA) à deux composants comprennent une toxine (le poison) et une antitoxine (l'antidote) qui la neutralise. Les toxines utilisent des stratégies très diverses et élégantes pour ralentir ou bloquer la croissance bactérienne (La notion de croissance bactérienne recouvre deux aspects : la croissance de la cellule...) en ciblant principalement des processus ou des structures essentielles tels que la synthèse des protéines (La synthèse des protéines est l'acte par lequel une cellule assemble une chaîne...), le cycle cellulaire (Le cycle cellulaire est l'ensemble des phases par lesquelles une cellule passe entre deux divisions...) ou les membranes. Bien qu'à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) les conditions spécifiques qui conduisent à l'activation (Activation peut faire référence à :) de ces toxines demeurent largement inconnues, ces systèmes ont été impliqués dans divers processus cellulaires, incluant la maintenance de gènes de virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme...) et d'éléments génétiques mobiles, la défense contre les bactériophages, la tolérance aux antibiotiques et la virulence. En accord avec ces caractéristiques, l'étude des cibles et des mécanismes d'actions de ces toxines offre donc de nouvelles perspectives pour la découverte de nouveaux agents antibactériens.

La virulence de Mycobacterium tuberculosis, le bacille de la tuberculose, réside principalement dans ses facultés d'adaptation aux nombreux stresses qu'il rencontre au cours de son cycle infectieux, en particulier sa capacité à entrer dans un état de persistance ( Persistance (statistiques) Persistance (informatique) en peinture : La...) qui lui permet de survivre chez l'hôte sans causer de maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) jusqu'à ce que les conditions deviennent plus favorables à sa dissémination, comme lorsque le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de...) de l'hôte s'affaiblit. De façon remarquable, Mycobacterium tuberculosis a la particularité de posséder un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) très important de systèmes TA (plus de 80), qui pourraient participer à l'établissement de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de persistance chez cette bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...).

Les scientifiques montrent qu'une fois activée, la toxine TAC de Mycobacterium tuberculosis se fixe au ribosome et coupe les ARNm en cours de traduction, provoquant ainsi un arrêt transitoire de la synthèse protéique et par conséquent de la croissance du bacille. Grâce à la cryo-microscopie électronique, ils ont pu observer pour la première fois la toxine en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) avec le ribosome, un ARN de transfert (ARNt) et un ARNm natif ciblé par cette toxine. Cette structure montre comment la toxine entre dans le ribosome et s'appuie sur l'ARNt déjà présent pour reconnaître et cliver l'ARNm.

Cette étude met en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) le mécanisme aboutissant à l'inhibition de la croissance du bacille de la tuberculose par une toxine. Cette compréhension très détaillée du mécanisme pourrait aider à l'élaboration de potentielles applications thérapeutiques par exemple dans l'activation contrôlée de cette toxine dans le traitement de la tuberculose.

Pour en savoir plus:
Substrate recognition and cryo-EM 1 structure of the ribosome-bound TAC toxin of Mycobacterium tuberculosis
Moise Mansour, Emmanuel Giudice, Xibing Xu, Hatice Akarsu, Patricia Bordes, Valérie Guillet, Donna-Joe Bigot, Nawel Slama, Gaetano D'urso, Sophie Chat (Le chat domestique (Felis silvestris catus) est un mammifère carnivore de la famille des...), Peter Redder, Laurent Falquet, Lionel Mourey, Reynald Gillet, Pierre Genevaux.
Nature Communications 12 mai 2022. https://doi.org/10.1038/s41467-022-30373-w

Laboratoires:
Laboratoire de Microbiologie (La microbiologie est une sous-discipline de la biologie basée sur l'étude des...) et de Génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) Moléculaires, Centre de Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) Intégrative (CBI), (Université de Toulouse/CNRS/UPS.
Toulouse, France.
Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR) (Université de Rennes/CNRS) - Rennes, France.

Contacts:
- Pierre Genevaux - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Laboratoire de microbiologie et de génétique moléculaire au Centre de biologie intégrative (CBI) - Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Toulouse/CNRS/UPS - pierre.genevaux at univ-tlse3.fr
- Reynald Gillet - Enseignant-chercheur à L'Université de Rennes (L’université de Rennes, est une ancienne université qui trouve son origine dans...) 1 et à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de génétique et dévelppement de Rennes (IGDR) - Université de Rennes1/CNRS) - reynald.gillet at univ-rennes1.fr
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