CRISPR joue le rôle de commandant en chef des défenses de secours chez les bactéries
Cette découverte pourrait permettre de mettre au point des bactéries plus résistantes aux phages — ou de développer de meilleurs antibiotiques.
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La fonction principale des systèmes CRISPR-Cas, cet outil révolutionnaire que les scientifiques utilisent désormais pour modifier les gènes, est de défendre les bactéries contre des menaces telles que les virus appelés bactériophages. Les chercheurs ont poursuivi leurs travaux sur l’ensemble des variantes des systèmes CRISPR-Cas (à ce jour, 2 classes, 7 types et 46 sous-types ont été identifiés) afin d’en comprendre toutes les capacités.
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Un nouvel article publié par le laboratoire de Yan Zhang, Ph.D., maître de conférences en chimie biologique, microbiologie et immunologie à la faculté de médecine de l’université du Michigan, ainsi que par ses collègues et collaborateurs, met en lumière une caractéristique jusqu’alors méconnue du système CRISPR-Cas de type I chez la bactérie Neisseria : la présence de gènes supplémentaires intégrés liés à l’immunité innée.
Le groupe a découvert que le système CRISPR de type I joue également le rôle de régulateur de l’expression de ces systèmes de défense intégrés.
« Notre principale découverte ici est que les systèmes de défense anti-phages des bactéries peuvent être organisés en une hiérarchie de régulation à plusieurs niveaux », a déclaré Mme Zhang.
« Dans notre cas, le système CRISPR-Cas agit comme un commandant en chef qui régule la répression et la dérépression d’autres gènes du système de défense innée nichés au sein du locus CRISPR-Cas. »
Cette étude, codirigée par le Dr Ming Li de l’Institut de microbiologie de l’Académie chinoise des sciences, est publiée dans la revue *Nature*.
Dans des circonstances normales, la production de ces gènes de défense doit être maîtrisée, a expliqué Zhang, car leur activation a un coût : elle freine la croissance des bactéries. Cette répression est obtenue grâce au complexe CRISPR-Cas qui se lie aux séquences promotrices des gènes de défense, agissant comme un barrage et empêchant leur transcription.
« Le système CRISPR constitue la première ligne de défense lors d’infections phagiques, mais lorsqu’il est défectueux ou désarmé d’une manière ou d’une autre, la répression est levée, ce qui entraîne une explosion de la production des systèmes de défense innés, qui servent alors d’armes de secours pour éliminer les phages », a expliqué Zhang.
Les phages, bien sûr, ont leurs propres astuces pour contourner la défense CRISPR, notamment en utilisant un inhibiteur peptidique conçu pour désactiver le mécanisme Cas. Cependant, face à cette hiérarchie de défense à plusieurs niveaux, un inhibiteur Cas ne suffit plus à sauver le phage, car il déclenche la libération des défenses de secours capables de tuer les phages, précise Mme Zhang.
Cette nouvelle compréhension de l’immunité antibactérienne des bactéries pourrait être mise à profit de plusieurs façons, ajoute-t-elle. Premièrement, pour les industries qui utilisent des bactéries, telles que les fabricants de yaourts, de produits fermentés ou de biocarburants, ces connaissances pourraient aider à mettre au point des souches bactériennes plus résistantes aux phages. Deuxièmement, cela pourrait contribuer au développement de la phagothérapie.
« Pour mettre au point de meilleures phagothérapies capables d’éliminer les bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques, nous devons comprendre quels systèmes de défense cachés pourraient exister, afin de pouvoir concevoir des phages capables de les déjouer. »
Ces travaux s’appuient sur les plateformes de génétique de Neisseria et de phages mises en place par l’ancien post-doctorant Xufei Zhou, titulaire d’un doctorat, et l’actuel doctorant Xin Li au sein du laboratoire de Zhang, ce qui a permis d’étudier l’importance physiologique de cette régulation chez un hôte naturel.
« Ce fut une collaboration vraiment agréable », ajoute Zhang, rendant hommage à Li et aux membres de son équipe pour « avoir lancé ce projet, nous avoir invités à collaborer et avoir été à l’origine de nombreux aspects clés de cette découverte. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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