Des bactéries génotoxiques dans le tube digestif

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Les chercheurs de l'INRA de Toulouse, en collaboration avec les universités allemandes de Würzburg et de Göttingen et l'Institut Pasteur à Paris, ont montré pour la première fois que des E. coli commensales et des E. coli pathogènes produisent une substance toxique pour l'ADN des cellules eucaryotes : la colibactine. Les bactéries produisant cette toxine induisent des cassures dans l'ADN des cellules hôtes et perturbent le cycle cellulaire. En l'absence de réparation, ces cassures pourraient produire un taux élevé de mutations, causes principales de l'initiation des cancers chez l'homme. Le détail de ces travaux est publié dans « Science » le 11 août 2006.

Escherichia coli est une bactérie commensale, qui vit pacifiquement dans notre tube digestif. Cependant certaines souches sont pathogènes et sont fréquemment impliquées dans un large spectre d'infections à la fois en élevage et en santé humaine (diarrhée, infection urinaire, toxi-infection alimentaire, septicémie, méningite néonatale...). E. coli est à ce titre une espèce modèle pour étudier le continuum entre bactéries commensales et bactéries pathogènes.

La Colibactine, une nouvelle toxine qui agit sur le cycle cellulaire

Certaines souches d'E. coli produisent une toxine qui induit sur les cellules de l'hôte un effet toxique caractérisé par un grossissement cellulaire progressif suite à un arrêt de la prolifération des cellules. Les chercheurs de l'INRA de Toulouse, en collaboration avec les universités allemandes de Würzburg et de Göttingen et l'Institut Pasteur à Paris ont démontré que ces souches bactériennes ont dans leur génome un " îlôt génomique ", qui contient l'ensemble des gènes permettant la biosynthèse d'une nouvelle toxine qu'ils ont appelé " Colibactine ". Les chercheurs ont montré que les bactéries produisant cette toxine induisent de graves lésions de l'ADN des cellules hôtes, entraînant le blocage du cycle cellulaire des cellules infectées. La Colibactine fait partie d'une nouvelle famille de toxines bactériennes capables d'agir sur le cycle cellulaire des cellules eucaryotes. Les chercheurs de l'INRA ont proposé d'appeler cette famille de toxines " cyclomodulines ".

La Colibactine est une toxine non protéique. Les gènes portés par l'îlot génomique codent pour plusieurs enzymes appartenant à la famille des " polyketide synthetases " (PKS) et des " nonribosomal polypeptide synthetases " (NRPS). Les composés issus de ces voies de biosynthèse forment une large famille de produits naturels avec une gamme très diverse d'activités biologiques et de propriétés pharmacologiques. Cette famille comprend de nombreuses molécules d'importance agronomique (antiparasitaires, comme l'avermectine) et médicale, comme des immunosuppresseurs, des hypocholestérolémiants, des anticancéreux et des antibiotiques (cyclosporine, lovastatine, bléomycine, erythromycine...). C'est la première fois qu'un système enzymatique de ce type produisant une molécule active sur des cellules eucaryotes est caractérisé chez E. coli, une espèce bactérienne pour laquelle le génie génétique est bien maîtrisé. Cette découverte fournit une clé biotechnologique pour produire de nouvelles molécules d'intérêt et fait l'objet d'un dépôt de brevet. Elle ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques mais aussi préventives.

Pathologie infectieuse et cancer : rôle des bactéries produisant des cyclomodulines ?

Les travaux rapportés dans Science posent aussi une importante question de santé publique. Les cassures double brin de l'ADN sont des lésions dangereuses pour les cellules eucaryotes qui, en absence de réparation, produisent un taux élevé de mutations, qui sont les causes principales de l'initiation des cancers chez l'homme.

La Colibactine est produite à la fois par des E. coli commensales de la flore intestinale et par des souches pathogènes responsables de septicémies, d'infections urinaires et de méningites. La présence de ces bactéries dans la flore commensale pourrait donc constituer un facteur prédisposant au développement de certains cancers. Les flores bactériennes participeraient ainsi au développement, à la différenciation et à l'homéostasie des muqueuses et au développement ou à la protection de l'hôte vis-à-vis de certains cancers.

Références :

  • Escherichia coli induces DNA double strand breaks in eukaryotic cells in Science, 11 août 2006, vol. 313, n°5788, pp 848-851, DOI: 10.1126/science.1127059 http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/313/5788/848
  • Jean-Philippe Nougayrède1, Stefan Homburg2, Frédéric Taieb1, Michèle Boury1, Elzbieta Brzuszkiewicz3, Gerhard Gottschalk3, Carmen Buchrieser4, Jörg Hacker2, Ulrich Dobrindt2, Eric Oswald1
    1. INRA, UMR1225, Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse, Toulouse, France.
    2. Institut für Molekulare Infektionsbiologie, Universität Würzburg, Würzburg, Germany.
    3. Göttingen Genomics Laboratory, Universität Göttingen, Göttingen, Germany.
    4. Institut Pasteur, Unité de Génomique des Microorganismes Pathogènes et CNRS URA 2171, Paris, France.

(INRA - Bayerische Julius-Maximilians Universität Würzburg - Georg-August-Universität Göttingen - Institut Pasteur)

SOURCE : Service Presse INRA

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