Des chercheurs découvrent comment E. coli et d'autres bactéries obtiennent du fer

« Une étude internationale menée par Monash University a des implications dans la lutte contre les infections à E. coli », source communiqué de la Monash University.

La plupart des souches de E. coli sont inoffensives, mais certaines peuvent causer des infections graves ou mortelles.

Les scientifiques de Monash ont identifié un mécanisme de survie des bactéries qui causent des maladies chez les plantes et les animaux, y compris des maladies dues à E. coli (Escherichia coli) hautement virulents.

E. coli est un groupe de bactéries présentes dans l'intestin de presque toutes les personnes et de nombreux animaux. Il existe de nombreuses souches différentes dont la plupart sont inoffensives, mais certaines peuvent causer des infections graves ou mortelles.

Dans une étude publiée dans PLoS Genetics, des chercheurs ont montré que les bactéries pathogènes obtiennent le fer, un nutriment essentiel lors de l'infection, en le piratant à partir de protéines de l'hôte.

L'étude était dirigée par le Dr Rhys Grinter de la Monash School of Biological Sciences et le professeur Trevor Lithgow du Biomedicine Discovery Institute.

« Nos travaux montrent clairement que les bactéries ont mis au point des mécanismes d'absorption sophistiqués pour obtenir les nutriments nécessaires à la croissance », a déclaré le Dr Grinter.

Le fer est l'un de ces nutriments et se trouve souvent dans les protéines - les éléments constitutifs des cellules hôtes.

« Les bactéries qui causent des maladies chez les plantes peuvent extraire le fer des protéines végétales en les important et en les coupant une fois dans la cellule bactérienne », a déclaré le Dr Grinter.

« Alors qu'il était connu que ces bactéries infectant certaines plantes pouvaient faire cela, il était inconnu si d'autres bactéries qui infectent l’homme et l’animal sont également capables d'importer des protéines hôtes », a-t-il déclaré.

L’équipe de recherche a analysé les séquences génétiques des bactéries et a découvert que les gènes responsables de l’importation et du traitement des protéines sont très répandus parmi les bactéries qui causent des maladies chez l’homme, les animaux et les plantes. Ils ont ensuite utilisé des techniques de pointe pour caractériser les systèmes d'importation des protéines au niveau moléculaire, confirmant ainsi leur fonction.

Ces systèmes d'importation consistent en un canal à travers la membrane de la bactérie qui importe des protéines contenant du fer et une enzyme à l'intérieur de cette bactérie qui agit comme une paire de ciseaux moléculaires. Ces ‘ciseaux’ coupent la protéine cible une fois qu’elle pénètre dans la bactérie en libérant le fer qu’elle contient afin que celle-ci puisse être utilisée par la bactérie.

Les auteurs montrent que les systèmes d'importation de protéines identifiés dans cette étude sont liés à celui du phytopathogène virulent Pectobacterium, qui cible la ferrédoxine contenant du fer pendant l'infection. Cependant, l'étude suggère que ces systèmes ont évolué pour cibler des protéines spécifiques présentes dans l'hôte de la bactérie qu'ils infectent.

« Avant cette étude, il n'était pas clair si la capacité d'importer des protéines de l'hôte était généralisée ou si seul Pectobacterium était capable de se procurer du fer de cette manière », a déclaré le Dr Grinter.

« Nous avons été surpris par la diversité et l’étendue de ces systèmes d’absorption de protéines. Nos travaux suggèrent qu'ils jouent un rôle important dans l'infection de nombreuses bactéries pathogènes. »

L'équipe de recherche a utilisé la cristallographie aux rayons X et le synchrotron australien pour déterminer la structure moléculaire des composants purifiés du système d'importation des protéines provenant de E. coli pathogène.

Ils ont découvert d'importantes similitudes entre ce système et le système d'importation de ferrédoxine provenant de Pectobacterium.

« Les similitudes entre ces systèmes chez ces deux bactéries très différentes étaient frappantes », a déclaré le Dr Grinter.

« Bien que les bactéries aient adopté des modes de vie radicalement différents, séparées par des millions d'années d'évolution, il était clair que les deux systèmes fonctionnent de la même manière. »

Le système d'importation des protéines de E. coli caractérisé dans cette étude est un facteur important d'infections causées par des souches pathogènes de cette bactérie.

« Comprendre le fonctionnement de ce système permettra aux chercheurs de le cibler et de le bloquer pour lutter contre ce type d'infections », a déclaré le Dr Grinter.