Les micro-organismes sont constamment mis à l’épreuve par une diversité de stress environnementaux. Le stressosome, déclencheur clé de la réponse au stress de nombreuses bactéries, est une machine de très grande envergure qui réagit aux différents changements environnementaux. Cependant, la façon dont le stressosome transmet les signaux de l’environnement demeure énigmatique. Grâce à un microscope à haute résolution Titan KriosTM, les chercheurs des unités Biologie et génétique de la paroi bactérienne et Interactions bactéries-cellules de l’Institut Pasteur (Paris), en collaboration avec un groupe britannique de l’UCL de Londres, ont franchi une première étape dans le processus de compréhension du mécanisme structurel sous-jacent au rôle du stressosome dans la réponse au stress des bactéries.
Températures extrêmes, stress nutritionnel ou physique, environnement hostile de l’hôte infecté… Des micro-organismes aux êtres humains, tous les organismes vivants sont en mesure de détecter les changements rapides de conditions environnementales, d’y répondre et de s’y adapter. Certaines bactéries, comme l’agent pathogène Listeria, peuvent survivre aux conditions difficiles caractérisant une grande variété d’aliments (jambon cuit, fromage, légumes surgelés, glaces, etc. conservés de manière inappropriée).
La production de stressosome est un facteur majeur de survie des bactéries dans des environnements difficiles comme la nourriture contaminée ou lors d’une infection, dans le cas des agents pathogènes. Ce grand complexe protéique comptant 80 unités joue le rôle d’« interrupteur moléculaire », permettant aux bactéries de s’adapter et de résister à des conditions difficiles en appliquant un programme de survie moléculaire. Les chercheurs de l’unité Biologie et génétique de la paroi bactérienne de l’Institut Pasteur, en collaboration avec un groupe britannique de l’UCL de Londres, ont déterminé la structure de cette plateforme centrale du stress avec une résolution de l’ordre de l’atome (soit le millionième de l’épaisseur d’un cheveu) à l’aide d’un puissant microscope à haute résolution : le Titan KriosTM de la plateforme Diamond Synchotron au Royaume-Uni. Ils ont ainsi obtenu les premiers indices visuels de la façon dont les bactéries, en particulier Listeria, utilisent le stressosome pour assurer leur survie en environnement hostile, se transformant alors en agents pathogènes alimentaires potentiellement mortels.
« Cette découverte laisse entrevoir, à une échelle moléculaire d’une précision inégalée, le mécanisme de réponse au stress efficace élaboré par Listeria pour maîtriser son environnement », explique Allison Williams, chercheuse à l’unité Biologie et génétique de la paroi bactérienne de l’Institut Pasteur. « La puissance de la cryo-microscopie électronique est extraordinaire. J’espère que cette structure incitera les équipes à utiliser le Titan KriosTM, installé depuis peu à l’Institut Pasteur », commente Pascale Cossart, qui dirige l’unité Interactions bactéries-cellules. Cette étude ouvre la voie à une meilleure compréhension des techniques de survie des bactéries dans des conditions difficiles et met en lumière une nouvelle cible tangible pour le développement d’antimicrobiens efficaces.
Source
The cryo electron microscopy supramolecular structure of the bacterial stressosome unveils its mechanism of activation, Nature Communications, July 8th, 2019
Allison H. Williams1,7, Adam Redzej2,7, Nathalie Rolhion3,4,5, Tiago R.D. Costa2,6, Aline Rifflet1, Gabriel Waksman2 & Pascale Cossart3,4,5
1 Unité Biologie et Génétique de la Paroi Bactérienne, Institut Pasteur, Groupe Avenir, INSERM, 75015 Paris, France
2 Institute of Structural and Molecular Biology, University College London and Birkbeck, Malet Street, London WC1E 7HX, UK
3 Département de Biologie Cellulaire et Infection, Institut Pasteur, Unité des Interactions Bactéries-Cellules, F-75015 Paris, France
4 Inserm, U604, F-75015 Paris, France
5 INRA, Unité sous-contrat 2020, F-75015 Paris, France.6 MRC Centre for Molecular Bacteriology and Infection, Department of Life Sciences, Imperial College London, London, UK
7 These authors contributed equally: Allison H. Williams, Adam Redzej
Titan KriosTM, l'observation au plus près du vivant
Virus, composants d’une cellule ou encore complexes de protéines, toutes ces structures et ces phénomènes biologiques peuvent désormais être visualisés avec un niveau de détails jusqu’ici inégalé. Ce microscope conçu par Thermo Fisher Scientific facilite ainsi l’observation, en très haute résolution, des échantillons les plus fragiles au plus près de leurs conditions naturelles, grâce notamment à la préparation de ces échantillons à l’aide de techniques cryogéniques. Associée à une caméra ultraperformante, l’imagerie en conditions cryogéniques permet des rendus en trois dimensions d’une précision inédite. Avec le Titan Krios™, l’Institut Pasteur dote ses chercheurs d’un outil d’une puissance extraordinaire pour observer les cellules au plus près du vivant.
Cette étude entre dans le cadre de l’axe scientifique prioritaire Résistance aux agents antimicrobiens du plan stratégique 2019-2023 de l’Institut Pasteur.
