Régulation ARN-dépendante dans deux bactéries pathogènes gram positive, Listeria monocytogenes et Staphylococcus aureus – BACREGRNA

Les bactéries ont acquis la capacité de coloniser de nombreuses niches écologiques, et de s?adapter à des changements rapides de leur environnement. C?est notamment le cas des bactéries pathogènes qui doivent s?adapter aux changements imposés par leur hôte. Il est donc essentiel d?élucider les réseaux de régulation uniques aux bactéries afin de comprendre comment elles perçoivent, transmettent les signaux extérieurs et régulent leur métabolisme. Ces dernières années, plusieurs études ont décrypté le rôle des ARN bactériens dans la régulation de l?expression des gènes, en particulier chez E. coli et les bactéries proches dans l?évolution. Le développement des outils bioinformatiques et des cribles génétiques a permis très rapidement d?identifier dans beaucoup d?autres bactéries de nouveaux ARN non codant (ARNnc) et des éléments régulateurs agissant en cis appelés « riboswitch ». Ces ARN étaient ce « chaînon manquant » dans le cheminement de la régulation, qui permet à la bactérie de perçevoir la densité de population, de moduler la composition de sa surface, d?ajuster le métabolisme pendant la croissance et de réguler l?expression des facteurs de virulence. Ces régulations ont très souvent lieu au niveau post-transcriptionnel et impliquent des changements de structure des extrémités 5? non traduites des ARNm, qui ont acquis de nombreux sites de liaison pour des ligands (régulateurs) agissant en trans. De plus, des protéines aident au repliement des ARNm et à la régulation par les ARN. Un exemple frappant chez les entérobactéries est la protéine Hfq, qui est apparentée aux protéines Sm. Cette protéine est associée à beaucoup d?ARNnc qui interagissent directement avec leurs ARNm cibles. Ainsi, la variété des mécanismes de régulation des ARNm et des facteurs agissant en trans (protéines, ARN, métabolites, ions) permettent à la bactérie d?intégrer et de répondre à un grand nombre de signaux intérieurs et extérieurs. Comme d?autres ARN régulateurs continuent à être identifié chez les bactéries, l?étude détaillée de leur structure et de leurs fonctions devraient révèler des moyens surprenant de réguler l?expression des gènes. Bien qu?un grand nombre d?études a été focalisé sur les bactéries Gram-négatives, quelques études ont révélé l?importance de la régulation basée sur les ARN chez les bactéries Gram-positives à faible contenu en GC, dont certains pathogènes. Ces études ont mis en évidence des différences au niveau des mécanismes de régulation entre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. Le projet G+REGRNA s?intéresse à de nouveaux aspects de la régulation dépendant des ARN chez deux pathogènes Gram-positives : Listeria monocytogenes, un pathogène intracellulaire typique, et Staphylococcus aureus, un pathogène extracellulaire pyrogène et toxinogène. Les trois équipes ont apporté des contributions majeures dans ce domaine et ont récemment identifiés de nouveaux ARN régulateurs dans les deux bactéries pathogènes. Une des forces de ce réseau vient de la combinaison d?expertises complémentaires en microbiologie moléculaire, physiologie bactérienne, biologie des ARN, biochimie et biologie structurale. Les partenaires du réseau G+REGRNA se regroupent pour mieux comprendre la fonction des ARNnc dans la régulation de l?expression des gènes dans ces deux bactéries. Ce projet vise à comprendre la fonction biologique des ARN nouvellement identifiés et à identifier les réseaux de régulation dans lesquels ils sont impliqués. Nous rechercherons les voies de signalisation, caractériserons les cibles primaires, et les implications biologiques sous-jacentes. De plus, la structure des ARN régulateurs et les interactions avec leurs cibles seront analysées au niveau moléculaire, ainsi que l?implication de protéines dans les mécanismes dépendant de ces ARN (protéines chaperonne, ribonucléases, protéines liant l?ARN?). Nous définirons les mécanismes d?action de plusieurs des ARN régulateurs, en se focalisant plus particulièrement sur ceux qui réguleront l?expression des gènes par des mécanismes originaux. Une attention toute particulière sera portée aux ARN qui régulent les gènes de virulence, la réponse au stress et/ou l?adaptation métabolique. L?originalité de ce projet réside à au moins deux niveaux. Au niveau fondamental, nous obtiendrons une image plus précise des mécanismes de régulation conservés mais aussi spécifiques à chaque espèce. La compréhension des mécanismes de régulation par les ARN et les règles qui régissent l?interaction entre ces ARN et leurs cibles au niveau moléculaire devraient ouvrir de nouvelles voies pour réprimer l?expression des gènes conduisant à une inhibition de la croissance, et/ou à diminuer leur pathogénicité.