Les mécanismes de l'adaptation et de l'évolution bactérienne La minimisation des risques est un mode de réponse au changement environnemental qui permet aux organismes de survivre dans des conditions environnementales fluctuantes. Son étude est donc essentielle pour comprendre l'évolution bactérienne dans un environnement en constante évolution. Recherche fondamentale Santé © Kateryna Kon, Shutterstock Les circuits génétiques bactériens présentent des fluctuations au niveau des protéines régulatrices. Cette fluctuation permet à une sous-population de cellules d'entrer dans un état transitoire de résistance aux antibiotiques, améliorant ainsi leur survie. Ce mécanisme, appelé «bet-hedging» en anglais ou minimisation des risques, garantit que les cellules bactériennes n'existent pas toutes dans le même état de transcription au même moment. Ce processus permettrait la survie de la colonie bactérienne en cas de futurs changements environnementaux. L'étude de la minimisation des risques est donc de première importance en termes de santé publique. La propagation des pathologies infectieuses dépend parfois de l'activation de ces programmes génétiques alternatifs en termes de compétence bactérienne, de réponse générale au stress ou de persistance des antibiotiques dans la cellule bactérienne. Le projet BET-HEDGING BACTERIA, financé par l'UE, a donc étudié les mécanismes par lesquels les cellules bactériennes génèrent des états de transcription alternatifs. Les chercheurs ont ainsi observé un comportement stochastique par impulsion sous stress énergétique pour sept facteurs alternatifs d'initiation de la transcription bactérienne (les facteurs sigma). Les résultats préliminaires obtenus avec des facteurs individuels suggèrent une dynamique par impulsion pour une large gamme de facteurs sigma lorsque la population bactérienne est soumise à un stress. SigV en particulier, montre une activation bimodale sous le stress du lysozyme. Le modèle mathématique simple de l'activation du facteur SigV suggère que l'activité bimodale du SigV sous stress du lysozyme s'explique par une différence de régulation par rapport à sigB avec une impulsion modulée en fréquence. Sous stress lysozyme, le facteur anti-sigma V est sélectionné pour être dégradé tandis que le facteur anti-sigB est séquestré. Les modèles mathématiques montrent que cette différence de régulation peut conduire à la bimodalité de l'activité sigV. En plus des objectifs initiaux du projet, les chercheurs ont également testé l'existence d'une activation hétérogène des facteurs sigma dans les biofilms de Bacillus subtilis. Dans la nature, cette bactérie se développe sous forme de biofilm. Les chercheurs ont voulu vérifié si des modèles d'expression hétérogènes apparaissaient également dans ces biofilms. Ils ont montré que SigB était effectivement exprimé de façon hétérogène dans les biofilms et que la distribution cellulaire individuelle de son activité était similaire à celle observée en culture liquide et sur agarose. De manière intéressante, ils ont également pu observer que l'expression de SigB était la plus forte sur la partie supérieure du biofilm. Ces travaux ont permis d'améliorer considérablement notre compréhension sur la manière dont les états hétérogènes de transcription contribuent à la survie des bactéries dans un environnement hostile. Les chercheurs espèrent maintenant qu'ils auront des implications à long terme sur la santé publique. Mots‑clés Minimisation des risques, circuits des gènes bactériens, persistance des antibiotiques, BET-HEDGING BACTERIA, facteurs sigma
