Caractérisation des systèmes de transport du fer de Staphylococcus aureus par analyse transcriptomique

Abstract

La quasi-totalité des organismes vivants a besoin de fer pour survivre car il tient un rôle clé dans de nombreuses réactions physiologiques. Les microorganismes ne font pas exception à cette règle. Quoiqu'un des éléments les plus abondants sur Terre, les microorganismes pathogènes ont dû développer des stratégies pour subvenir en leur besoin en fer car celui-ci prend une forme impossible à assimiler directement en conditions physiologiques. Les bactéries ont ainsi développé plusieurs mécanismes pour palier à ce problème. Des molécules de faüble poids moléculaire (sidérophores) pourront être synthétisées par la bactérie et excrétées dans le milieu pour chélater le fer et des systèmes spécifiques à la membrane permettent de recruter ces molécules chargées de fer. D'autres systèmes membranaires permettent de capter le fer séquestré par des protéines de l'hôte. Devant le problème criant de la résistance aux antibiotiques, ces systèmes bactériens représentent des cibles intéressantes pour le développement de nouveaux vaccins et d'antibiotiques. Staphylococcus aureus est une bactérie pathogène qui possède de tels systèmes dont la caractérisation fait l'objet du présent document. Une approche transcriptomique, de puces à ADN, a été utilisée pour comparer l'expression des gènes codant pour les systèmes de transport du fer de S. aureus dans des milieux riche et pauvre en fer ( in vitro et in vivo chez la souris). Les gènes exprimés dans le milieu pauvre en fer ne devraient pas l'être en condition riche en fer. Ces comparaisons ont permis de dresser une liste de gènes qui correspondent sans doute aux systèmes de transport du fer de la bactérie. L'importance d'étudier ces systèmes in vivo où leur expression diffère de celle in vitro a été ainsi mise en évidence. Dans cette liste, quatre gènes encore non-associés aux systèmes de transport du fer ont été identifiés. Chacun de ces quatre gènes possède une séquence semblable à la séquence régulatrice des gènes de systèmes de transport du fer (boîte Fur). Cette étude a également permis d'émettre l'hypothèse que l'homéostasie du fer chez S. aureus pourrait faire intervenir une régulation par un petit ARN comme il a été démontré chez d'autres microorganismes. Finalement, l'étude de mutants qui ont comme caractéristique un défaut dans le transport du fer ou dans le transport d'un conjugué sidérophore-antibiotique, a permis de faire la lumière sur la fonction de certains systèmes de transport du fer.