Pourquoi les cellules de Salmonella qui n'expriment pas de flagelle sont plus tolérantes aux antibiotiques ?

Un article vient de paraître, «L'expression flagellaire hétérogène des cellules de Salmonella favorise la diversité dans la tolérance aux antibiotiques», source mBio. L'article est disponible en accès libre.

Autrement dit, les cellules de Salmonella qui n'expriment pas de flagelles sont plus tolérantes aux antibiotiques. Pourquoi ? La motilité flagellaire utilise la force motrice des protons et rend les cellules moins efficaces pour pomper des molécules toxiques telles que les antibiotiques.

Résumé

L'hétérogénéité phénotypique entre les cellules individuelles d'une population génétiquement identique conduit à une adaptation environnementale diversifiée. L'agent pathogène humain et animal Salmonella enterica sérovar Typhimurium présente une expression hétérogène des gènes de virulence, y compris des gènes flagellaires et des îlots de pathogénicité de Salmonella (SPI). On sait peu de choses sur la façon dont l'expression différentielle des gènes flagellaires entre les cellules individuelles affecte l'adaptation bactérienne aux stress. Ici, nous avons développé un rapporteur à triple fluorescence pour surveiller simultanément l'expression des voies flagellaires et SPI-1. Nous montrons que les deux voies se croisent au niveau de la cellule unique. Curieusement, les cellules exprimant des flagelles (fliC-ON) présentent une tolérance réduite aux antibiotiques par rapport aux cellules fliC-OFF. Une telle variation dépend des pompes à efflux TolC. Nous montrons en outre que les cellules fliC-ON contiennent des concentrations de protons intracellulaires plus élevées. Cela suggère que l'assemblage et la rotation des flagelles consomment la force motrice des protons et diminuent l'activité d'efflux, entraînant une sensibilité aux antibiotiques. Un tel compromis entre la motilité et l'efflux met en évidence un nouveau mécanisme de tolérance aux antibiotiques.

Importance

La résistance et la tolérance aux antibiotiques constituent une grave menace pour la santé humaine. La façon dont les pathogènes bactériens acquièrent une tolérance aux antibiotiques n'est pas claire. Ici, nous montrons que le pathogène humain et animal Salmonella divise sa population en sous-groupes qui sont différents dans leurs capacités à tolérer les traitements antibiotiques. Dans une population de Salmonella génétiquement identique, certaines cellules expriment des flagelles pour se déplacer vers les nutriments, tandis que d'autres cellules n'expriment pas de flagelles. Fait intéressant, nous montrons que les cellules de Salmonella qui n'expriment pas de flagelles sont plus tolérantes aux antibiotiques. Nous avons en outre déterminé le mécanisme sous-jacent à ces diverses réponses aux antibiotiques. La motilité flagellaire utilise l'énergie cellulaire stockée sous forme de force motrice protonique et rend les cellules moins efficaces pour pomper des molécules toxiques telles que les antibiotiques. La population bactérienne globale profite donc d'une telle diversité pour s'adapter rapidement aux différentes conditions environnementales.

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