Régulation transcriptionnelle du PI-1 chez S pneumoniae

III.3.1 rlrA : l’activateur

Dès l’identification de l’îlot de pathogénécité PI-1, la fonction de régulateur transcriptionnel positif du gène rlrA est proposé (Hava 2002). En effet, lorsque ce gène est muté ou délété, le niveau des ARNm de chacun des 6 gènes du PI-1 est drastiquement diminué (Hava 2002). De plus, chez une souche contenant une seconde copie de rlrA inductible au maltose, la même équipe a montré par des expériences de « RNAse Protection Assay » qu’en présence de maltose, les quantités d’ARNm du gène rlrA natif sont plus importantes, indiquant que RlrA a aussi une capacité d’autoactivation (Hava 2003). Il n’est cependant toujours pas connu quels sont les facteurs qui agissent sur l’expression de rlrA lui- même.

que les autres gènes de l’opéron, rrgC, srtC-2 et srtC-3 sont probablement co-transcrits à partir d’un promoteur distal. Trois des quatre sites de fixation de RlrA (riches en AT) ont été identifiés et ont permis de déterminer la séquence consensus suivante : AYNTTTTTATCAA (Hava 2002). Cette séquence consensus de fixation de RlrA a été retrouvée dans 153 autres sites du génome de TIGR4 : 29 sont présents dans des régions promotrices et 14 sont localisés à 70 pb en amont d’un site d’initiation de transcription (Hava 2002). Cette étude suggère que l’expression d’un grand nombre de gènes, autres que ceux du locus PI-1, est également sous la dépendance de RlrA.

III.3.2 mgrA : le répresseur

En 2003, Camilli et son équipe identifient par criblage STM de la souche TIGR4 un régulateur transcriptionnel codé par le locus sp1800 (Hemsley 2003). Ce gène est appelé

mgrA (pour Mga-like repressor A) en raison des 51% de similarité et 25% d’identité qu’il

présente avec le régulateur mgA présent chez les streptocoques de groupe A. Contrairement à son orthologue, le régulateur MgrA n’affecte aucunement les gènes de son environnement proche. En revanche, des gènes éloignés dans le génome sont surexprimés chez un mutant de délétion mgrA: il s’agit de l’opéron PI-1 (Hemsley 2003). Les auteurs proposent que MgrA pourrait agir soit sur chaque site promoteur de l’îlot soit uniquement sur rlrA ce qui affecterait indirectement les autres gènes du PI-1. La répression de l’expression du PI-1 par MgrA a été validée par Barrochi et ses collaborateurs en 2006 car l’analyse par FACS et par microscopie électronique à transmission de la souche TIGR4ΔmgrA montre que celle-ci produit une quantité plus importante de pili que la souche sauvage (Barrochi 2006) (Fig.13).

III.3.3 Les autres régulateurs du PI-1 chez le pneumocoque

Chez toutes les bactéries, l’homéostasie des ions divalents est essentielle à leur survie et/ou à leur croissance. Selon les différents compartiments de l’hôte, les concentrations locales en ions peuvent être extrêmement variables : à titre d’exemple, la concentration en Mn²+ dans la salive est de 36µM contre 20nM dans le sérum et le plasma. C’est la raison pour laquelle les microorganismes possèdent des systèmes de transport finement régulés de ces solutés.

Chez S. pneumoniae, le transport de Mn²+ est réalisé par une perméase de type ABC codée par les gènes psaBCA. Le Mn²+ est critique pour de nombreux processus métaboliques

2004). Cet opéron est régulé par une protéine PsaR, qui agit uniquement lorsque la concentration en Mn²+ est importante. De façon intéressante, PsaR présente également un effet au niveau des gènes du PI-1 qui se traduit par une répression transcriptionnelle du régulateur rlrA conduisant donc à une diminution de l’expression des pili (Johnston 2006). PsaR agit comme un senseur du Mn²+ de l’environnement bactérien, il est possible de proposer les mécanismes suivants de régulation de l’expression des gènes du pilus : dans des compartiments comme le nasopharynx où la concentration en Mn²+ est supposée importante, PsaR aurait un effet négatif sur la transcription des gènes du PI-1, à l’inverse, dans des compartiments pauvres en Mn²+ comme les poumons ou la circulation sanguine, PsaR serait inactif permettant alors l’expression des gènes du PI-1.

D’autres éléments, également connus pour être des senseurs de l’environnement bactérien et contrôlant l’expression des gènes, sont proposés réguler les gènes de l’îlot rlrA : les systèmes à deux composantes TCS08 et TCS09 (Song 2009, Hendriksen 2007). De façon générale, les TCS sont composés par une protéine membranaire, HK Histidine Kinase qui est le senseur de l’environnement et une protéine RR cytoplasmique, régulatrice de la réponse. En réponse à la stimulation de la protéine HK, la protéine RR est phosphorylée et se lie aux promoteurs des gènes cibles. Le génome du pneumocoque contient 13 TCS complets et un régulateur orphelin (Lange 1999, Tettelin 2001). Des travaux ont montré que le système à deux composants TCS08 est un élément essentiel dans les processus de croissance et de survie du pneumocoque in vivo (Throup 2000). En 2009, l’équipe de Song constate que la double délétion des gènes rr08 et hk08 ou la simple délétion de la composante régulatrice rr08 induit la surexpression des gènes du pilus de deux à sept fois supérieure à celle observée chez la souche sauvage, ce qui suggère que ce système TCS08 régule négativement les gènes du PI-1. Par ailleurs, cette régulation a la particularité d’être plus marquée durant la phase de croissance logarithmique tardive (Song 2009).

Le système TCS09 a également pour cible le PI-1 (Hendrinsken 2007). L’étude, réalisée avec un mutant de délétion rr09, a permis de comparer les profils d’expressions de rrgA et

rlrA en fonction du milieu dans lequel les bactéries sont cultivées (répression en THY et

surexpression BHI) mais également en fonction de la phase de croissance considérée (une forte répression à des densités optiques faibles et une surexpression lors des phases plus tardives). Dans un model murin d’infection comparant TIGR4 et TIGR4Δrr09, les niveaux d’expression de rrgA s’avèrent 10 à 90 fois plus élevé dans la souche sauvage, ce qui suggère bien que RR09 présente un effet activateur de l’expression du PI-1.

Enfin en 2008, Rosch démontre que le PI-1, qui est un élément probablement acquis par recombinaison homologue, s’est intégré aux réseaux de régulation transcriptionnel préexistants dans la bactérie qui contrôlent l’expression des facteurs de virulence importants dans l’adhésion et l’invasion (Rosch 2008).