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L’autorégulation du système toxine/antitoxine

28 Mai 2019 |
Des chercheurs du Laboratoire de microbiologie cellulaire et moléculaire de l’ULB ont découvert par quel mécanisme le système toxine/antitoxine de la bactérie E. coli est régulé.

Les systèmes toxine/antitoxine (TA) bactériens sont abondants dans les génomes bactériens. Pourtant, leur rôle est encore méconnu et sujet à d’intenses débats dans la communauté internationale des microbiologistes. Ces systèmes intéressent donc de très près les chercheurs.
Le Laboratoire de Microbiologie cellulaire et moléculaire de l’ULB collabore notamment avec des groupes de recherche estoniens et suédois. Ensemble, ils ont montré que, contrairement au modèle communément admis, les 10 systèmes TA classiques de la bactérie E. coli ne sont pas impliqués dans la tolérance aux antibiotiques ni dans les processus d’adaptation au stress (1).

Une arme à double tranchant

Plus récemment, l’équipe du Laboratoire a identifié un mécanisme qui permet de mieux comprendre ce qui se passe au sein même de la cellule bactérienne lorsqu’elle produit un système TA.
Les Prs Garcia-Pino et Laurence Van Melderen codirigent le Groupe de Microbiologie cellulaire et moléculaire. Ils s’intéressent particulièrement à la paire AtaT (toxine)/AtaR (antitoxine) d’Escherichia coli. « La toxine de ce système TA est un puissant inhibiteur de la synthèse des protéines », rappelle le Pr Garcia-Pino. « Quand la toxine AtaT est activée, elle inhibe la synthèse des protéines. Ce qui, à terme, entraine la mort de la cellule. Il faut donc un mécanisme très fin de régulation. »

Un « rapt » moléculaire
« Nous avons découvert que lors de la production de la paire, l’antitoxine AtaR est exprimée en premier », poursuit le chercheur. « Quand la toxine AtaT est produite à son tour, elle est aussitôt “attrapée” et “bâillonnée” par l’antitoxine. » Grâce à ce rapt moléculaire, l’antitoxine neutralise l’activité de la toxine et l’empêche de nuire à E. coli. Et ce n’est pas tout. « La toxine ne peut s’activer que lorsque l’antitoxine est détruite. AtaT promeut donc sa propre expression et de celle d’AtaR. »

Prochaine étape : découvrir le rôle des systèmes TA
Cette découverte a récemment fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Chemical Biology (2). « Maintenant que nous savons comment E. coli se protège contre sa propre arme, la prochaine étape est de comprendre exactement comment fonctionnent les systèmes TA et les rôles qu’ils jouent au sein des bactéries. »

Notes :
(1) Ces découvertes et l’échange de points de vue entre les différentes équipes ont fait l’objet de publications dans la revue mBio en 2018.
(2) D. Jurénas et al., « Mechanism of regulation and neutralization of the AtaR–AtaT toxin–antitoxin system » in Nature Chemical Biology, 15, 285–294, 4 février 2019.
Candice Leblanc