Compromis entre la propagation verticale et horizontale des gènes chez les bactéries – GeTBac

Le transfert horizontal de gènes médié par les plasmides est largement impliqué dans la continuelle émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques (RAM), ainsi que dans la propagation d'autres déterminants génétiques, comme des capacités métaboliques ou de virulence, ce qui a des répercussions importantes sur les humains, les animaux, l'environnement et l'économie, ainsi que sur la diversité et l'évolution des bactéries.
En tant que porteurs d'éléments génétiques mobiles, y compris des transposons, des intégrons et des gènes passagers associés, les plasmides conjugatifs se comportent comme des navettes génétiques capables de se propager au sein des populations bactériennes. Les plasmides conjugatifs se propagent à la fois verticalement par ségrégation dans les cellules filles lors de la prolifération bactérienne, et horizontalement vers d'autres bactéries lors du transfert par conjugaison. Ces deux modes de transfert nécessitent des machineries dédiées. La ségrégation implique des systèmes qui positionnent les plasmides à des localisations subcellulaires appropriées pour que chaque cellule fille reçoive au moins une copie du plasmide, tandis que la conjugaison nécessite des systèmes qui transfèrent des copies de plasmides de manière unidirectionnelle entre des bactéries en contact, en utilisant un système de traitement de l'ADN couplé à un système de sécrétion membranaire de type IV. Ces systèmes nécessitent donc une localisation subcellulaire mutuellement exclusive des plasmides, c'est-à-dire que les copies de plasmides doivent être déplacées de leur position, généralement dans la zone du nucléoïde, vers la membrane pour conjuguer. La manière dont elles passent de l'une à l'autre reste encore largement incomprise. Cela est vrai non seulement dans la bactérie donneuse, mais aussi dans la bactérie receveuse qui vient d'acquérir un plasmide conjugatif et devient une nouvelle donneuse stable, contribuant ainsi à la propagation exponentielle des RAM. Pourtant, ce point de contrôle dans le trafic des plasmides n'a reçu que très peu d'attention jusqu'à présent.
Le système Stb, présent dans plus de 15 % des plasmides d'entérobactéries, est le seul système reliant positionnement subcellulaire des plasmides et efficacités de ségrégation et de conjugaison. Le projet GeTBac, qui repose sur des données préliminaires solides et prometteuses, vise une description moléculaire des rôles des protéines Stb et de leurs conséquences sur le devenir des plasmides. Ceci inclut l'utilisation du nématode Caenorhabditis elegans comme modèle, dont les caractéristiques devraient permettre pour la première fois l'imagerie directe des événements conjugatifs dans un modèle de système gastro-intestinal, ouvrant la voie à la description des contrôles fins des échanges de gènes à l'intérieur des communautés bactériennes associées à un hôte. Pour atteindre ces objectifs, nous utiliserons une combinaison d'approches complémentaires et multi-échelles dans lesquelles les trois partenaires du consortium ont une expertise reconnue, des niveaux moléculaire et cellulaire jusqu'au niveau de la population bactérienne. Notre projet inclut de la génétique, de la biochimie, des techniques à l'échelle du génome entier, ainsi que de l'imagerie cellulaire de pointe.
Le projet de recherche fondamentale GeTBac est conçue pour fournir une vision intégrée de la transmission de l'ADN plasmidique dans les populations bactériennes, qui est au cœur de l'évolution et de la diversification du génome bactérien. Cela permettra d'acquérir des connaissances importantes sur une voie majeure de propagation des RAM et, à plus long terme, d'identifier des stratégies alternatives aux antimicrobiens, qui font partie des actions à mener en réponse à la priorité stratégique "One Health" visant à freiner la pandémie silencieuse des RAM.