La méthode d’analyse développée au laboratoire a permis d’obtenir pour la première fois des profils des protéines pariétales et membranaires d’un staphylocoque à coagulase-negative, S. xylosus.
Cent une protéines ont été identifiées dont 34 dans la fraction pariétale et 67 dans la fraction membranaire. Parmi ces protéines, seules 9 étaient présentes dans les deux fractions. Elles comprenaient 2 protéines de paroi, 3 avec un domaine transmembranaire et 4 avec une fonction cytoplasmique mais retrouvées en surface.
Dans la fraction pariétale, 64 spots protéiques ont été identifiés par spectrométrie de masse. Ces 64 spots représentent en fait 34 protéines car certaines d’entre elles sont présentes sous plusieurs isoformes. Parmi ces 34 protéines :
- 8 protéines possèdent une séquence signal nécessaire à leur exportation ainsi qu’une localisation prédite en surface par le logiciel Psort.
- 8 protéines possèdent des domaines transmembranaires prédits par le logiciel TMPred. - 3 protéines n’ont pas de peptide signal ni de domaine transmembranaire mais ont une localisation en surface.
- 15 protéines ont une fonction cytoplasmique mais 9 ont déjà été décrites à la surface bactérienne par certains auteurs.
Dans la fraction membranaire, 113 spots protéiques ont été identifiés par spectrométrie de masse. Ces 113 spots représentent 67 protéines différentes. Parmi ces 67 protéines :
- 7 protéines possèdent une séquence signal nécessaire à leur exportation ainsi qu’une localisation prédite en surface par le logiciel Psort.
- 18 protéines possèdent des domaines transmembranaires prédits par le logiciel TMPred. - 7 protéines n’ont pas de peptide signal ni de domaine transmembranaire mais ont une localisation en surface.
- 8 protéines interagissent avec d’autres composants de la membrane.
- 27 protéines ont une fonction cytoplasmique mais 7 ont déjà été décrites à la surface bactérienne par certains auteurs.
3-3. Comparaison des fractions pariétales, membranaires et
intracellulaires en modes de croissance sessile et
planctonique (Article 4)
La comparaison de la physiologie de la croissance en modes sessile et planctonique de S.
xylosus C2a a révélé une expression différentielle de 115 protéines dont 74 sont surexprimées
en mode sessile et 41 en planctonique. 3-3.1. Physiologie en biofilm
Parmi les 74 protéines surexprimées en biofilm, 18 se trouvent dans la fraction pariétale, 33 dans la fraction membranaire, 28 dans la fraction intracellulaire et 5 de ces protéines sont communes aux différentes fractions. L’étude de ces protéines nous a permis d’ébaucher la physiologie en mode sessile de S. xylosus.
- S. xylosus dégrade les substrats carbonés via la voie des pentoses et la glycolyse. Le substrat semble être d’abord dégradé par la voie des pentoses qui est connecté à la glycolyse par le fructose-6-phosphate. Le pyruvate, issu de la glycolyse, est transformé en lactate ou en alanine. Les deux enzymes catalysant les réactions peuvent être aussi impliquées dans la synthèse de la paroi.
- L’acétyl CoA semble provenir du catabolisme des acides aminés à chaîne latérale ramifiée. Il est utilisé pour la synthèse des acides gras. Il entre aussi dans le cycle du citrate qui génère du fumarate.
- La synthèse des enzymes impliquées dans le métabolisme des acides aminés est importante en biofilm. Certaines sont impliquées dans la synthèse des acides aminés aromatiques et d’autres dans le catabolisme telle que l’arginase.
- Le métabolisme des protéines met en jeu des protéines impliquées dans la traduction, dans la sécrétion et dans le repliement assisté par des chaperonnes. Ces chaperonnes contribuent également à la dégradation de protéines altérées. Elles sont synthétisées dans des conditions de stress. D’autres protéines sont induites en conditions de stress pendant la croissance en biofilm.
- La synthèse des protéines est sous le contrôle de régulateurs. L’un, SigB, régule la réponse au stress et la formation de biofilm chez les staphylocoques. Un autre, HTH Mar, contrôle un grand nombre de fonctions biologiques incluant des multi résistances. Le dernier, CcpA, est impliqué dans la répression catabolique des glucides.
- Deux ABC transporteurs impliqués dans le transport d’ions ont été mis en évidence mais ils semblent aussi avoir d’autres fonctions.
- Les différentes voies métaboliques conduisent à la production d’énergie et de cofacteurs. Les cofacteurs sont régénérés via des réactions d’oxydoréductions mettant en jeu des oxydoréductases. Les cofacteurs NADH et FADH2 transfèrent leurs électrons à la chaîne de transport dans la membrane. L’énergie générée sert à la synthèse d’ATP qui peut être aussi produit à partir du métabolisme des purines aussi amplifié chez S. xylosus C2a.
3-3.2. Physiologie en planctonique
Parmi les 41 protéines surexprimées en planctonique, 6 sont dans la fraction pariétale, 26 dans la fraction membranaire, 12 dans la fraction intracellulaire et 3 de ces protéines sont communes aux différentes fractions. Les protéines identifiées sont impliquées dans différentes voies.
- Les substrats carbonés sont dégradés uniquement par la glycolyse. Le pyruvate, issu de la glycolyse, est transformé en acétyl-CoA ou en acétyl-phosphate qui rejoint le métabolisme de l’acétate.
- L’acétyl CoA est utilisé pour la synthèse des acides gras. - Des protéines sont impliquées dans la synthèse de la paroi.
- La synthèse des pyrimidines et purines est connectée à la synthèse de riboflavine et de folate.
- Des protéines sont impliquées dans le métabolisme des acides nucléiques, des acides aminés et des protéines mais de façon moins importante que dans les cellules sessiles de
S. xylosus C2a.
- Des protéines de stress oxydatifs sont induites pendant la croissance planctonique.
- Des protéines impliquées dans la virulence des staphylocoques ont été mises en évidence. - Un régulateur, CodY, est induit et régule des gènes impliqués en phase stationnaire mais
il semble aussi être impliqué dans la régulation des gènes de virulence.
- Comme les cellules sessiles, les réactions métaboliques produisent de l’énergie et des cofacteurs qui sont régénérés via des oxydoréductases.
Article n°3
S. Planchon, C. Chambon, I. Chafsey, S. Leroy, R. Talon and M. Hébraud