Les bactéries de notre tractus intestinal jouent de nombreux rôles essentiels dans le maintien de notre santé et de notre métabolisme. Garder ces organismes heureux et trouver un bon équilibre entre les espèces est donc très important pour rester en bonne santé. Beaucoup de ces bactéries ont des mécanismes spéciaux par lesquels elles peuvent passer de la respiration aérobie (utilisant de l’oxygène) à la respiration anaérobie (sans utiliser d’oxygène) en fonction de leur environnement.
Ce processus de commutation particulier est également impliqué dans d’autres fonctions, telles que l’augmentation de la tolérance aux antibiotiques et la protection de la cellule contre les espèces réactives de l’oxygène (ROS), une famille de radicaux libres potentiellement nocifs. Fait intéressant, de petites molécules contenant du soufre appelées sulfures affectent également ce processus de commutation. Les bactéries semblent avoir développé des moyens de détecter les niveaux de sulfure d’hydrogène (H2S) et d’adapter leur métabolisme en conséquence. Cependant, la façon exacte dont ils le font n’est pas bien comprise.
Pour combler ce manque de connaissances, une équipe de recherche comprenant le professeur agrégé Shinji Masuda de l’Institut de technologie de Tokyo, au Japon, s’est récemment concentrée sur YgaV, un facteur de transcription trouvé dans la bactérie entérique Escherichia coli, qui pourrait ajouter quelques pièces au puzzle.
Dans leur dernier article, publié en Antioxydants, l’équipe explique que l’YgaV est lié au niveau de l’évolution (et presque identique) à certaines protéines précédemment découvertes dans d’autres bactéries qui répondent aux niveaux de H2S. Cela les a motivés à déchiffrer le rôle de YgaV et comment il aide E. coli à prospérer lorsque les conditions chimiques qui les entourent changent.
Les chercheurs ont mené une série d’expériences sur des souches normales (ou WT, pour « wild-type ») et mutantes d’E. coli, ces dernières possédant un gène YgaV non fonctionnel. Ils ont exposé ces cultures à différentes conditions atmosphériques (riche en oxygène, pauvre en oxygène et riche en H2S). Ensuite, grâce à l’analyse du transcriptome, l’équipe a étudié quels gènes étaient exprimés différemment entre les souches WT et mutantes, mettant ainsi en évidence le rôle de YgaV.
Ils ont également exposé les deux souches de bactéries à plusieurs types d’antibiotiques et comparé leurs effets. De plus, ils ont mesuré la concentration cellulaire de peroxyde d’oxygène (H2O2), un type de ROS, et ont analysé certains des détails structurels de la façon dont YgaV se lie aux atomes de soufre.
Dans l’ensemble, les résultats ont montré que YgaV est crucial pour affiner l’expression de divers gènes respiratoires anaérobies et gérer les niveaux de ROS en réponse au H2S externe. Notamment, la tolérance aux antibiotiques était différente entre les souches, comme le fait remarquer le professeur agrégé Masuda : « Alors que les bactéries WT ont montré une tolérance accrue aux antibiotiques dans des conditions atmosphériques H2S, le mutant YgaV ne l’a pas fait. De plus, la sensibilité aux antibiotiques était plus élevée chez le mutant que dans le WT souche, à la fois en présence et en l’absence de H2S externe. »
Ces résultats clarifient certains des mécanismes par lesquels diverses bactéries peuvent réguler leur équilibre chimique interne en réponse aux changements de leur environnement. Ces connaissances pourraient être utilisées pour identifier des cibles médicamenteuses potentielles pour rendre les bactéries pathogènes plus sensibles aux antibiotiques. À son tour, cela aiderait dans le traitement des maladies infectieuses. Plus important encore, le lien qui existe entre YgaV, la tolérance aux antibiotiques et les niveaux de ROS peut être étudié plus en détail pour mieux comprendre le fonctionnement de la résistance aux antibiotiques.
« Des recherches supplémentaires sur YgaV pourraient contribuer à résoudre l’énigme vieille de dix ans de savoir s’il existe une relation entre la génération de ROS et la tolérance aux antibiotiques », note Masuda.
Plus d’information:
Rajalakshmi Balasubramanian et al, Le régulateur homologue SqrR/BigR sensible au sulfure YgaV d’Escherichia coli contrôle l’expression des gènes respiratoires anaérobies et la tolérance aux antibiotiques, Antioxydants (2022). DOI : 10.3390/antiox11122359