Lutter contre le stress oxydatif avec... un staphylocoque
Publié par Adrien le 30/10/2019 à 08:00
Source: CNRS INSB
Les ARN régulateurs sont des éléments essentiels pour l'adaptation des bactéries à leurs environnements. Une étude publiée dans la revue Nucleic Acids Research montre que la bactérie pathogène Staphylococcus aureus a acquis un ARN régulateur lui permettant d'optimiser sa réponse au stress oxydatif lors d'une carence en manganèse induite par les neutrophiles.

Staphylococcus aureus est un agent pathogène (Le terme pathogène (du grec παθογ?νεια ! « naissance de la douleur ») signifie : qui entraîne une...) opportuniste majeur de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon,...), responsable d'une grande variété d'infections, allant des infections superficielles aux infections profondes avec une mortalité élevée. Au cours de la réaction immunitaire, les phagocytes (neutrophiles et macrophages) représentent la première ligne de défense de l'hôte et sont des composants importants de l'immunité innée contre S. aureus. Après la migration vers le site de l'infection, les cellules immunitaires déploient un arsenal de stratégies offensives avec notamment, la synthèse d'effecteurs antimicrobiens, tels que les espèces réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) (ROS), qui peuvent endommager les acides nucléiques, les protéines et les lipides des bactéries. Les neutrophiles sécrètent également localement la calprotectine pour séquestrer les ions essentiels à la croissance bactérienne tels que le manganèse (Mn2+) et le zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.) (Zn2+).


Figure: L'ARN régulateur RsaC module la réponse au stress oxydatif au cours de la carence en Mn. SodA est une superoxyde dismutase dépendante du Mn2+ qui est cruciale pour la réponse au stress oxydatif généré par la respiration aérobie (Aérobie désigne la capacité d'un organisme ou micro-organisme de se développer dans l'air ambiant et plus particulièrement dans un milieu saturé en oxygène.) ou par les cellules du système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du « non-soi ». Ce qui est...). En l'absence de Mn2+, la transcription de RsaC est induite et cela régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) négativement la traduction de l'ARNm sodA évitant la synthèse d'une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et...) non fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a...). SodM, une superoxyde dismutase alternative utilisant les ions Fe2+ comme co-facteur, remplace SodA pour rétablir la voie de détoxification des ROS.
© Karen Moreau & Isabelle Caldelari

Pour contrecarrer les défenses immunitaires et coloniser de nombreux organes, S. aureus produit une vaste gamme de facteurs de virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme (bactérie ou champignon). La virulence d'un pathogène létal est...) et de protéines de réponse au stress tels que les superoxyde dismutases (SOD) qui transforment les ROS en H2O2. Chez S. aureus, deux SOD sont impliquées dans la réponse oxydative. L'enzyme SOD majeure SodA dépend strictement du Mn2+, tandis que l'enzyme alternative SodM est active lorsqu'elle est chargée en Mn2+ ou en Fe2+.

Dans cette étude, les chercheurs ont montré que RsaC, un long ARN conservé dans toutes les souches de S. aureus est capable de réprimer la traduction de l'ARN messager (ARNm) sodA en absence de manganèse, évitant ainsi la synthèse inutile d'une enzyme non fonctionnelle. Parallèlement, RsaC améliore indirectement la réponse au stress oxydatif en favorisant la formation d'homodimères SodM, acteurs clés de la voie de détoxication alternative des ROS, et utilisant le Fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou...) comme cofacteur. De manière remarquable, sodM et RsaC sont quasi exclusivement retrouvés chez les souches de S. aureus et leur confère potentiellement un avantage sélectif par rapport aux autres staphylocoques au cours de l'infection.

RsaC, co-transcrit avec l'opéron des gènes codant le transporteur (Un transporteur dirige une entreprise commerciale spécialisée dans le transport de personnes, de marchandises, de fonds ou d'énergie. Il exerce, dans la plupart des pays une profession...) du manganèse MntABC, est réprimé en présence de manganèse. RsaC fait donc le lien direct entre l'immunité nutritionnelle (i.e. absence de Mn2+) et la réponse au stress oxydatif, deux situations rencontrées sur les sites d'infection. L'ARN régulateur est maturé et stabilisé à partir de l'ARNm mntABC-RsaC après clivage (Le clivage est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes dans des directions privilégiées lorsqu'ils sont soumis à un effort mécanique (un choc ou une...) par l'endoribonucléase III (RNase III). Ainsi, RsaC est le premier exemple d'ARN régulateur dérivé d'une séquence 3' non traduite d'un ARNm chez S. aureus.

Pour en savoir plus

RsaC sRNA modulates the oxidative stress response of Staphylococcus aureus during manganese starvation.
Lalaouna D, Baude J, Wu Z, Tomasini A, Chicher J, Marzi S, Vandenesch F, Romby P, Caldelari I, Moreau K.
Nucleic Acids Res. 2019 Oct 10;47(18):9871-9887. DOI: 10.1093/nar/gkz728.
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