La radiorésistance bactérienne s'organise avec le zinc

Publié par Adrien le 11/05/2021 à 09:00
Source: CEA

© BIAM/CNRS Laurence Blanchard
Les chercheurs du Biam ont montré que le zinc est le signal qui déclenche la réparation de l'ADN des Deinococcus, organismes les plus radiorésistants au monde. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives biomédicales.

Les Deinococcus sont des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) connues pour être les organismes les plus radiorésistants au monde (Le mot monde peut désigner :). Elles résistent également à des stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général...) environnementaux intenses, tels que les rayonnements ultraviolets ou la dessiccation. Cette résistance extrême provient de leur capacité à réparer leur génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une...) très endommagé par les radiations en seulement quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :).

Les chercheurs du Biam ont précédemment démontré qu'un processus moléculaire de levée de répression de gènes permet la réparation de l'ADN chez Deinococcus. Ce mécanisme met en oeuvre la métalloprotéase IrrE qui clive et inactive le répresseur DdrO dont le rôle en conditions standard est d'empêcher l'expression de certains gènes. Après stress, ces derniers produisent des protéines capables de réparer l'ADN. Mais il restait encore à découvrir le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) moléculaire qui déclenche l'action de IrrE sur DdrO.

Les travaux des chercheurs du Biam ont montré que la présence de molécules oxydantes stimule l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de IrrE qui est une métalloprotéase dépendante du zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...). Ils ont pu aussi constater qu'une exposition soudaine de Deinococcus à un excès de zinc induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) également le clivage (Le clivage est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes...) de DdrO, mais sans être accompagnée de production de molécules oxydantes et de dommages à l'ADN. Enfin, ils ont pu vérifier qu'un traitement oxydant conduit à une augmentation du zinc intracellulaire libre, indiquant que l'activité de IrrE est stimulée directement par des niveaux élevés d'ions zinc disponibles.

Les chercheurs montrent alors que le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) et le stress oxydatif provoquent une variation de la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on...) du zinc chez Deinococcus qui se traduit par l'activation (Activation peut faire référence à :) de IrrE.

La compréhension du rôle du zinc en tant que messager du stress permettant la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) de réparation de l'ADN est d'autant plus importante que de nombreuses bactéries, notamment des pathogènes, présentent des protéines de type IrrE et DdrO qui régulent ou peuvent réguler diverses réponses au stress. L'étude de cette nouvelle famille de régulateurs pourrait permettre de cibler leur action et de contrôler la virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme...) de certains pathogènes.


© BIAM/CNRS Laurence BLANCHARD

Au sein des cellules, le zinc est lié à des protéines dans lesquelles il peut avoir un rôle structural ou catalytique. Les radiations ou la dessiccation produisent des espèces réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) (notées ROS) qui vont endommager certaines de ces protéines. Le zinc est alors libéré sous forme de cations et devient accessible à d'autres protéines, entre autres IrrE qui s'active alors et enclenche la cascade d'événements conduisant à la réparation de l'ADN endommagé et à la survie des bactéries.

Références
Redox signaling through zinc activates the radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) response in Deinococcus bacteria (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes...)
Sci Rep.
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