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Listeria et le silence des gènes

En étudiant le mode d’action de la bactérie pathogène alimentaire  Listeria monocytogenes, une équipe de chercheurs de l’Inra, de l'Institut Pasteur, de l'Inserm et du CNRS ont mis à jour  un mécanisme de régulation du génome humain. Listeria utilise ce système pour déréguler la machinerie immunitaire de l’hôte.

Listeria monocytogenes. © ©inra
Par Magali Sarazin
Mis à jour le 05/02/2013
Publié le 15/03/2011
La protéine LntA (en vert) pénètre dans le noyau de la cellule infectée par Listeria. L'ADN de la cellule et des bactéries est coloré en rouge.. © © Institut Pasteur, Hélène Bierne
La protéine LntA (en vert) pénètre dans le noyau de la cellule infectée par Listeria. L'ADN de la cellule et des bactéries est coloré en rouge. © © Institut Pasteur, Hélène Bierne
 

Par comparaison entre les génomes d’espèces de Listeria pathogènes et non pathogènes, Hélène Bierne (1) a repéré le gène lntA (2), inconnu jusqu’alors. Ce gène de virulence code pour une petite protéine capable de pénétrer dans le noyau des cellules humaines infectées. Là, elle se fixe à une protéine de l'hôte, BAHD1, pour activer une famille de gènes liés à l’immunité. C’est en s’intéressant à BAHD1 que les chercheurs ont fait une découverte majeure : il s’agit d’une protéine régulatrice du génome humain, qui agit directement sur la structure des chromosomes pour inhiber l’expression de certains gènes.

 Le « verrou » BAHD1

BAHD1 est une protéine humaine localisée dans le noyau des cellules. Là, elle est capable de modifier la structure de la chromatine, cet assemblage formé par l’ADN, qui porte les gènes, et par des protéines spécialisées. En compactant la chromatine, BAHD1 rend les gènes silencieux, car ils deviennent inaccessibles pour les enzymes de « lecture ». Identifier un tel facteur, qui influe directement sur la structure du matériel génétique, est un résultat très important pour comprendre la régulation du génome. D’autant que BAHD1 semble éteindre plusieurs gènes impliqués dans la multiplication ou la survie des cellules et dont l’expression anormale contribue à des anomalies congénitales ou à des cancers.

 Les deux effets antagonistes de Listeria

Les gènes inhibés par BAHD1 diffèrent selon les cellules et les signaux auxquels celles-ci sont exposées. Dans le cas de l’infection par Listeria, BAHD1 agit sur une famille particulière de gènes de l’immunité. Leur point commun est d’être stimulés par un type d’interféron (3) encore mal connu, dit de classe III. La bactérie peut avoir en fait deux effets antagonistes sur ces gènes et elle en joue suivant ses propres besoins : elle peut soit les inhiber via BAHD1, soit les activer, via LntA, qui, en se fixant sur BAHD1, fait sauter le « verrou ». Cette deuxième action paraît contre-intuitive, car quel intérêt peut avoir la bactérie à activer le système immunitaire de son hôte ? « En fait, on connaît déjà ce balancement entre activation et inhibition de la réponse immunitaire chez la plupart des bactéries pathogènes, précise Hélène Bierne. Une hyperstimulation du système immunitaire peut avoir un effet délétère sur les cellules hôtes et bénéficier à la bactérie en phase d’infection aiguë et de dispersion. En phase de latence, la bactérie peut avoir intérêt au contraire à inhiber les défenses de l’hôte ». Les chercheurs étudient actuellement dans quelles circonstances Listeria exprime la protéine LntA. « Dans quels tissus, via quelles cellules et à quel moment ? Ce sont les questions que nous nous posons maintenant », conclut la chercheuse qui travaille depuis plus de dix ans sur ce « beau modèle ­d’étude ».

(1) Microbiologiste de l’Inra en poste à l’unité des Interactions bactéries-cellules de l’Institut Pasteur, Inserm U604, Inra USC2020, dirigée par Pascale Cossart.

(2) Le gène lntA code pour la protéine LntA appelée « nuclear targeted protein A ».

(3) Petites molécules essentielles à la communication entre les cellules immunitaires de l’organisme.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Hélène Bierne Unité des Interactions bactéries-cellules de l’Institut Pasteur, Inserm U604, Inra USC2020
  • Alice Lebreton

Mortelle bactérie des frigos

Listeria est très répandue dans la nature (sol, végétation, eau, etc.) et peut contaminer par ce biais les plantes comme les animaux, puis se ­retrouver dans certains aliments comme la viande et les produits ­laitiers.

Problème : elle résiste aux températures de réfrigération (au-dessus de 4°C) et continue à se développer, contrairement à la plupart des autres bactéries. Parmi les six espèces de Listeria, seule L. monocytogenes est pathogène pour l’homme. Elle provoque la listériose, maladie qui ­engendre une mortalité importante (20 à 30 %) en comparaison avec les ­autres infections d’origine alimentaire, et qui affecte particulièrement les personnes âgées ou immunodéprimées et les femmes enceintes.

Référence

- Bierne H. et al., Human BAHD1 promotes heterochromatic gene silencing, PNAS, 2009, 106:13826-31.

- Lebreton A. et al., A bacterial protein targets the BAHD1 chromatin complex to stimulate type III interferon response, Science, 11 March 2011: 1319-1321.