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| Une cellule bactérienne s'empoisonne avec une antitoxine pour empêcher un virus de prendre le dessus, ce qui est une fonction importante des systèmes toxine-antitoxine découverte par Thomas Wood, titulaire de la chaire de biotechnologie et professeur de génie chimique à Penn State. Image d'artiste d'Ellie Jamison. |
«Un système toxine-antitoxine nouvellement découvert abondant dans les organismes unicellulaires», source Penn State News.
Les bactéries ont toujours faim, selon Thomas Wood, titulaire de la chaire de biotechnologie et professeur de génie chimique au Penn State College of Engineering. Si vous donniez à une seule bactérie toute la nourriture dont elle avait besoin, elle aurait besoin de la masse de la Terre en deux jours environ.
Pour survivre aux périodes de famine, les bactéries doivent ralentir leur activité ou «s'endormir», selon Wood. Les systèmes toxine-antitoxine (TA), ou de petits éléments génétiques retrouvés dans les chromosomes des bactéries, permettent aux bactéries d'accélérer la croissance - en utilisant des antitoxines - ou de ralentir la croissance - en utilisant des toxines - afin de prospérer dans les périodes où la nourriture est soit abondante ou rare.
Wood et ses collègues détaillent leur découverte d'un système TA qu'ils ont appelé le système HEPN/MNT (higher eukaryotes and prokaryotes nucleotide-binding and minimal nucleotidyltransferase) dans Nucleic Acids Research.
«Si vous mangez trois repas par jour, les bactéries dans votre estomac meurent de faim entre chacun des repas», a dit Wood. «Si les bactéries n'avaient pas de toxines pour ralentir leur métabolisme et économiser leurs ressources, elles manqueraient d'énergie et mourraient à chaque période de famine.»
Dans le système HEPN/MNT, l'antitoxine MNT « attaque» la toxine HEPN pour l'inactiver et la bloquer. Plus spécifiquement, l'adénosine triphosphate (ATP) est transférée près du site actif de la protéine toxine, inhibant la toxine.
«Le moyen le plus simple pour une cellule bactérienne d'éteindre une toxine est de l'étreindre et de s'en tenir à cela», a dit Wood. «Nous avons découvert dans ce système spécifique que l'antitoxine agit comme une enzyme pour inactiver la toxine.»
Le système HEPN/MNT est le système le plus abondant que l'on trouve chez les procaryotes ou les organismes unicellulaires comme les bactéries, selon Wood.
La dernière découverte de Wood est le troisième type de système d'assistance technique qu'il a aidé à découvrir et à nommer. En 2008, avec des études de suivi publiées en 2016, Wood a découvert un nouveau type d'antitoxine qui fonctionne pour oxyder la toxine soufrée. Wood a nommé le système «TomB» d'après Tom, son surnom.
En 2012, Wood a publié sur un système TA connu sous le nom de GhoST, le premier système TA connu dans lequel l'antitoxine fonctionne comme une enzyme. Dans le système, l'antitoxine GhoS consomme le matériel génétique, ou ARNm, pour éliminer la toxine, GhoT, d'une cellule bactérienne. Sinon, la toxine GhoT perce un trou dans la membrane cellulaire et endort la cellule, lui donnant une apparence fantôme.
«Toutes les antitoxines inactivent les toxines et les empêchent de ralentir la croissance cellulaire», a déclaré Wood. «La différence réside dans la manière dont chaque antitoxine interagit avec la toxine.»
Les systèmes d'AT sont importants à la fois pour conserver des bactéries saines et pour combattre les virus.
«Nous avons une relation amour-haine avec les bactéries, mais nous en avons besoin, en particulier dans notre système digestif», a-t-il dit.
Wood a découvert en 1996 que les systèmes TA ralentissaient la croissance des bactéries lorsqu'un virus attaquait afin d'empêcher le virus de tuer la cellule.
«Les systèmes TA empêchent les virus de se propager à une centaine de voisins et de prendre le contrôle d'une population bactérienne», a déclaré Wood. «Un virus n'a aucun moyen de tuer une bactérie si elle dort.»
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