GenTranSa — Transformation génétique programmée : Staphylococcus aureus comme nouvel organisme modèle

Le transfert horizontal de gènes (THG) contribue de façon importante à l’évolution des espèces bactériennes. L’acquisition de certains gènes permet l’adaptation des bactéries en autorisant par exemple l’utilisation de nouveaux substrats ou la survie dans des environnements autrement considérés comme toxiques. L’analyse des séquences et des fonctions portées par de nombreux génomes a également révélé qu’un nombre important de gènes augmentant la virulence de pathogènes humains majeurs ont été acquis par THG. De plus, de nombreuses « super-bactéries » multi-résistantes ont émergées au cours des dernières années via la nouvelle acquisition de gènes de résistance aux antibiotiques. Staphylococcus aureus est un exemple emblématique des ravages causés par ces organismes multi-résistants associés à de sérieuses épidémies en milieu hospitalier mais également au sein de communautés d’individus sains. La transformation génétique bactérienne est l’un des trois mécanismes principaux permettant le THG, avec la conjugaison et la transduction. La transformation génétique est définie comme la capacité à capturer de l’ADN exogène, à le transporter à travers l’enveloppe et à l’intégrer dans le chromosome par recombinaison homologue. A l’inverse des deux autres mécanismes, la transformation génétique est entièrement contrôlée par la cellule receveuse et les protéines essentielles à ces fonctions sont encodées par le chromosome. L’induction de l’expression des gènes essentiels à la transformation est induite lorsque les bactéries basculent dans un état physiologique différencié appelé compétence naturelle. Le nombre d’espèces connues pour être naturellement transformables a doublé au cours des vingt dernières années et de nouvelles bactéries disposant de telles aptitudes sont souvent décrites, l’une des dernières en date étant S. aureus. Ce projet visera à caractériser compétence et transformation chez un nouvel organisme modèle, la bactérie pathogène S. aureus. Nous chercherons plus particulièrement à atteindre 5 principaux objectifs: i) identifier les signaux environnementaux conduisant au développement de la compétence, ii) déchiffrer les cascades transcriptionnelles transmettant ce signal jusqu’à l’activation de la transformation naturelle, iii) caractériser les acteurs et étapes impliqués dans la fixation, l’import et la recombinaison d’ADN exogène lors de la transformation, iv) définir les singularités qui font de la compétence et la transformation des processus uniques chez S. aureus, v) évaluer quand, où et comment la transformation naturelle participe à la plasticité génétique de S. aureus. Ce projet pluridisciplinaire (profilage transcriptionnel, microscopie, cribles génétiques) reposera à la fois sur des approches orientées par des hypothèses mais également des méthodes non biaisées, à haut débit. Nos hypothèses s’appuient à la fois sur des acteurs, présents chez d’autres bactéries naturellement transformables et conservés chez S. aureus, mais également sur de nombreux résultats préliminaires. L’analyse du profil transcriptionnel de gènes conservés important pour la régulation de la compétence ainsi que la localisation d’acteurs conservés essentiels à la transformation nous permettra d’établir des références temporelles et spatiales nécessaires pour l’étude de ces processus chez S. aureus. En parallèle, nous utiliserons les méthodes de « Transposon-sequencing » et « double-hybride dans la levure » pour identifier de nouveaux acteurs qui viendront améliorer notre compréhension des mécanismes cités ci-dessus. Finalement, les connaissances accumulées devraient nous permettre de comprendre comment S. aureus est devenu un pathogène humain majeur. De plus, l’optimisation de la transformation naturelle chez S. aureus nous permettra de simplifier la manipulation génétique de ce pathogène humain alors que son inhibition nous autorisera à proposer des stratégies pour lutter contre le transfert de résistance aux antibiotiques.