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Les bactéries peuvent se développer en présence d'antibiotiques
Les bactéries peuvent se développer en présence d'antibiotiques
Les antibiotiques sont des molécules qui sont utilisées pour traiter les infections bactériennes. Ils agissent en interférant avec les processus essentiels de la croissance cellulaire et induisent la mort des cellules. Les antibiotiques que nous utilisons sont souvent dérivés de produits naturels, isolés par l'étude des interactions entre différentes espèces microbiennes. On a présenté l'hypothèse que les bactéries et autres microbes produisent des molécules non seulement pour tuer leurs concurrents, mais aussi pour communiquer avec eux. Comment les microbes communiquent-ils ? Que se disent-ils ?
Les microbes (levures, bactéries, virus, archées, paramécies, amibes, algues...) vivent en communautés complexes qui peuvent être associées à un organisme hôte tel qu'une plante ou un animal. En grandissant et en utilisant les nutriments qu'ils trouvent dans leur environnement, ils produisent des molécules qui peuvent être utiles, voire essentielles, pour la croissance d'autres microbes. Cependant, certaines de ces communautés microbiennes sont également en compétition les unes avec les autres pour les nutriments et autres ressources et ont donc intérêt à limiter la croissance de leurs voisins, sans nécessairement les tuer.
Les bactéries ont donc développé des mécanismes pour continuer à se développer en présence de faibles concentrations d'antibiotiques, des concentrations qui ne sont pas assez élevées pour les tuer mais qui perturbent néanmoins des processus cellulaires spécifiques. Il est important de comprendre comment cette adaptation se produit, car les concentrations d'antibiotiques peuvent varier dans l'espace et le temps dans le corps d'un patient, et les bactéries qui se sont adaptées pour se développer à des concentrations d'antibiotiques sous-létales peuvent donc avoir de meilleures chances de survivre lorsque les concentrations d'antibiotiques sont augmentées.
Régulation de l'expression génique et réplication de l'ADN
Régulation de l'expression génique et réplication de l'ADN
L'un de nos récents résultats provient de l'étude de la régulation de l'expression des gènes par la protéine DnaA.
La protéine DnaA est responsable de l'initiation de la réplication de l'ADN à l'origine (oriC). Cependant, elle a également une autre fonction : la régulation de l'expression d'un ensemble de gènes qui codent des protéines importantes pour le processus de réplication de l'ADN. L'une de ces protéines est une enzyme appelée ribonucléotide réductase, ou RNR en abrégé, qui fabrique les éléments constitutifs de l'ADN.
Nous avons purifié la DnaA des autres protéines bactériennes et nous l'avons mélangé avec le fragment d'ADN qui contient la séquence régulatrice du gène (le promoteur). Nous avons observé que lorsque la DnaA était à de faibles concentrations, elle se liait à une petite région, son site spécifique étant déterminé par la séquence d'ADN (les boîtes noires à droite). Lorsque la concentration d'ANA augmentait, une plus grande région de l'ADN se liait. Ce sont les sites d'affinité les plus faibles.
La protéine DnaA peut former des structures multimériques (voir le dessin animé sur l'image de droite) qui lui permettent de couvrir de grandes régions de l'ADN et donc d'empêcher l'enzyme ARN polymérase de reconnaître le site de départ de la transcription (flèches rouges). Nous avons montré que dans la cellule, il n'y a parfois pas assez de protéines pour former ces structures d'ordre supérieur. Lorsque seulement quelques molécules d'ADN se lient aux sites d'affinité supérieurs, elles peuvent avoir l'effet inverse sur la transcription, et aider en fait la RNAP à trouver le bon endroit pour se lier (flèches vertes).
Nous avons également montré que la formation des multimères de DnaA dépend de la température, ce qui peut expliquer pourquoi le gène DnaA est plus exprimé lorsque la température diminue (ligne rouge en pointillé).
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