La compétence est un programme génétique de différenciation central et propre au monde bactérien. Elle confère aux cellules la capacité à modifier leur génome via la capture et l’internalisation d’ADN exogène, suivi de son intégration dans leur(s) chromosome(s). Ceci leur permet d’acquérir de nouvelles propriétés et, ainsi, de diriger leur propre évolution. Le mécanisme qui sous-tend ce transfert horizontal d’ADN, communément appelé la transformation génétique naturelle, est très conservé. En revanche, le mode de développement de la compétence et son schéma de régulation varient considérablement entre les espèces bactériennes, reflétant une adaptation particulière de ce programme génétique à leurs physiologies et à leurs styles de vie particuliers.
Comment le développement de la compétence pour la transformation génétique se coordonne avec les autres processus du cycle cellulaire est incompris. Ici, nous adresserons cette question via l’analyse du pathogène humain majeur Streptococcus pneumoniae (le pneumocoque), l’un des modèles bactériens le mieux compris et le plus flexible pour l’étude de la transformation génétique. L’induction de la compétence du pneumocoque (le X-State) est abrupte et simultanée dans toutes les cellules d’une culture en phase de croissance exponentielle, dure environ 20 minutes puis se ferme presque aussi abruptement. Pendant cette courte période, une machinerie multiprotéique dédiée à la fixation, l’internalisation et l’intégration d’ADN exogène dans le génome de la bactérie réceptrice (le transformasome) est assemblée dans la membrane cytoplasmique et au travers de la paroi au centre de la cellule, le site de division. De façon remarquable, la croissance de la culture cellulaire est retardée de façon transitoire lors de la compétence du pneumocoque. Notre analyse par microscopie de cellules isolées, montre que le processus de constriction des cellules est aussi retardé dans les cellules compétentes. Cet arrêt peut indiquer l’établissement d’un point de contrôle couplant le processus de transformation avec le cycle cellulaire, et/ou le résultat de la mise en place du transformasome au septum qui pourrait ainsi interférer avec la machinerie de la division cellulaire (le divisome) et/ou en profiter pour son propre assemblage.
Les objectifs principaux du projet EXStasis sont de comprendre (1) comment la compétence pour la transformation génétique provoque un arrêt de croissance chez le pneumocoque et (2) comment le transformasome est assemblé au niveau du site de division dans des cellules en croissance. Pour cela nous mènerons une approche multidisciplinaire combinant la génétique moléculaire, la protéomique et des techniques de microscopie à fluorescence à très haute résolution.
A terme, ce programme qui vise à mieux comprendre le rôle de la compétence et de la transformation dans le cycle de vie d’un pathogène humain majeur, aura aussi un impact scientifique fondamental dans l’avancée des connaissances de deux évènements clés du cycle cellulaire de la bactérie S. pneumoniae, i.e. la division et la synthèse du peptidoglycane. Au-delà de ces aspects fondamentaux, le projet EXStasis pourrait permettre d’identifier de nouvelles stratégies pour bloquer la croissance ou la compétence pour la transformation génétique du pneumocoque, et aboutir à la mise en place de nouveaux programmes de lutte contre ce pathogène.
Collaborateurs :
Rut Carballido-López: ProCeD - MICALIS – INRA – Jouy-en-Josas
Christophe Grangeasse: MMSB - Molecular Microbiology and Structural Biochemistry – CNRS - Lyon
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