La flexibilité respiratoire, facteur de pathogénicité et de persistance chez Brucella suis
Résumé
Objectifs : L’adaptation à l’hypoxie conditionne la pathogénicité de Brucella, bactérie aérobie stricte, qui doit faire face au manque d’O2 chez l’hôte. Notamment au stade chronique, Brucella peut persister dans des granulomes hypoxiques. Brucella suis dispose de nombreux systèmes spécifiques de l’hypoxie : deux oxydases terminales de haute affinité pour O2, le régulateur transcriptionnel FnrN, une voie de dénitrification complète et le système à deux composants RegB/A, senseur de l’état redox. L’étude fonctionnelle de ces systèmes a été développée pour analyser le rôle du régulateur transcriptionnel RegA dans leur contrôle et dans la persistance.
Matériels et Méthodes : Le phénotype des mutants correspondants a été analysé in vitro sous différentes conditions d’hypoxie, in cellulo par infection de macrophages et in vivo, chez la souris. Un modèle de persistance in vitro a été mis au point pour l’étude comparative des transcriptomes et protéomes des souches sauvage et mutante ΔregA.
Résultats principaux : Les deux systèmes respiratoires, respiration oxydative et dénitrification, sont nécessaires à la virulence ou à la persistance de B. suis in vivo. RegB/A joue un rôle central dans la régulation coordonnée de ces deux systèmes in vitro et RegA est essentiel pour l’infection chronique in vivo. Les analyses transcriptomiques comparatives dans le modèle de persistance in vitro ont montré que RegA agit sur 12% des gènes de B. suis, représentant toutes les classes fonctionnelles. Les protéines comme les gènes impliqués dans la production d’énergie comprennent le plus grand nombre de facteurs réprimés par RegA, dont aceA codant pour l'IsoCitrate Lyase (ICL) subit la plus forte répression. De plus, in vivo, la multiplication et la persistance en phase chronique de B. suis sont strictement dépendantes de l’activité ICL.
Conclusions : Chez B. suis, RegA est un régulateur global contrôlant non seulement les systèmes respiratoires spécifiques de l’hypoxie mais également de nombreuses voies métaboliques. Sa fonction centrale contribue à l’installation de l’état de persistance non-proliférative, typique de l’infection chronique, en adaptant le métabolisme aux besoins alors réduits en énergie. L’activation de systèmes à deux composants contrôlant les régulons impliqués dans la persistance est probablement largement répandue parmi les bactéries aérobies pathogènes.