VIRULENCE BACTÉRIENNE

Génétique de la virulence bactérienne

Bien qu’elle nécessite un coût énergétique non négligeable pour la bactérie, la production de facteurs de virulence est souvent un avantage. Les gènes codant ces derniers peuvent parfois être transmissibles entre bactéries. En effet, les gènes de virulence peuvent être localisés sur le « core-génome » c’est-à-dire le génome de base d’une espèce bactérienne et être alors présents chez tous les membres de cette espèce. C’est le cas d’une grande partie des facteurs de virulence comme les flagelles, les protéines d’adhésion… Très peu de variations sont habituellement décrites entre les différentes souches bactériennes de la même espèce. En revanche, l’évolution génétique bactérienne passe essentiellement par l’acquisition de gènes étrangers, via des éléments génétiques mobiles tels que les plasmides, les transposons, ou par l’intermédiaire de virus (bactériophages). L’échange de matériel génétique est rendu possible par trois mécanismes : la transformation (apport de fragments du chromosome bactérien), la conjugaison (injection de ce même chromosome ou de plasmides), la transduction (apport de fragments de matériel génétique par un bactériophage).

Beaucoup de bactéries hébergent au sein de leur génome des bactériophages ou des éléments génétiques acquis de phages. Les phages véhiculent fréquemment des gènes codant des facteurs de virulence dont l’expression par la bactérie est très dépendante du cycle de vie du phage. Cela est notamment le cas chez Escherichia coli avec la production de la shigatoxine (stx) dont le gène est porté par un phage et dont l’expression est responsable du syndrome hémolytique et urémique. Ces toxines entraînent la mort des cellules intestinales et rénales pouvant conduire à une insuffisance rénale sévère. Ces souches d’E. coli peuvent être à l’origine de la survenue de toxi-infections alimentaires collectives liées à la consommation d’aliments contaminés. Ce fut notamment le cas d’une épidémie à Escherichia coli O104:H4, survenue en Europe en 2011, qui a entraîné le décès d’une cinquantaine de personnes (essentiellement en Allemagne) après la consommation de graines germées contaminées. La multiplication du phage (et donc l’expression de leurs gènes) peut par ailleurs être stimulée par des dommages à l’ADN bactérien induits, par exemple, par l’utilisation d’antibiotiques tels que les fluoroquinolones (ciprofloxacine), ce qui conduit à la dissémination et à l’expression des gènes phagiques.

De nombreux gènes de virulence sont regroupés sous forme d'îlots au sein du core-génome. Parmi eux, on distingue les îlots de pathogénicité, où sont regroupés des clusters (groupes) de gènes de virulence. Pour reprendre l’un des exemples précédemment décrits, les adhésines retrouvées chez certains Escherichia coli entéropathogènes sont localisées au sein d’un îlot de pathogénicité dénommé LEE (pour « locus d’effacement des entérocytes »). Ces îlots sont des séquences d’ADN continues de taille très variable allant de 15 000 à plus de 200 000 paires de bases, et qui contiennent de nombreuses séquences répétées, ainsi que les gènes de deux enzymes, une recombinase et une intégrase, qui permettent l’insertion de ces éléments dans le chromosome bactérien. La présence de l’intégrase et de sites « att » (sites d’insertion) suggère une étroite relation entre ces structures et les bactériophages, porteurs de sites homologues. Plusieurs de ces structures ont très probablement été acquises à partir de génomes phagiques et intégrées dans le core-génome de la bactérie avec une perte progressive, au cours de l’évolution des gènes codant les protéines de structure phagique, inutiles pour la bactérie. En outre, les îlots de pathogénicité peuvent être mobilisés par certains bactériophages ou par l’induction de[...]