9. Mécanismes de résistance aux PAM
9.3 La résistance acquise des PAM
Plusieurs mécanismes sont utilisés par les bactéries pour contrer l’action des PAM à différents niveaux, notamment des changements de structure ou encore la perméabilité membranaire.
protéines responsables de l’ajout de D-alanine aux acides téichoïques du peptidoglycane [Peschel et al. 1999]. En effet, l’acide téichoïque est formé d’un squelette chargé par des groupes phosphates déprotonés ; l’addition de D-alanine va estérifier ce squelette et entraîner la réduction de la charge nette négative. Lorsque l’opéron dlt est inactivé, l’action des PAM est plus importante [Peschel et al. 1999].
Les bactéries à Gram négatif possèdent une membrane externe composée de nombreuses molécules de LPS, maintenues par des ions magnésium et calcium faisant des ponts avec les sucres phosphatés [Zasloff 2002]. La charge de la membrane externe de la plupart des bactéries à Gram négatif est modulée par le régulon PhoPQ, un système composé d’un capteur (PhoQ) et d’un effecteur (PhoP). Le régulon PhoP/PhoQ affecte la sensibilité aux PAM par la modulation du régulon PmrA, qui contrôle une banque de gènes intervenant dans la composition de la membrane externe en éthanolamine et 4-aminoarabinose [Groisman 1998; Gunn et al. 2000]. Ainsi, il peut provoquer une augmentation de ces charges positives, induisant une moindre interaction avec le peptide antimicrobien.
Ainsi le système de régulation PhoP/PhoQ de Salmonella enterica serovar typhymurium est un mécanisme de défense contre les PAM : la bactérie réagit à certains signaux de l’environnement (comme la présence de PAM) et induit des changements de charge dans sa membrane externe, favorisant ainsi la résistance aux PAM [Guina et al. 2000].
9.3.2 Modification de la fluidité membranaire
En augmentant les interactions hydrophobes, les bactéries à Gram négatif réduisent la fluidité membranaire et donc la sensibilité aux PAM.
Ainsi, la capsule polysaccharidique intervient dans la résistance de Klebsiella pneumoniae envers des PAM tels que la lactoferricine, l’HNP 1 ou encore l’HBD 1. En effet, la capsule limite les interactions entre peptides et cibles membranaires. Une souche mutante de
Klebsiella pneumoniae (52k10) confirme le rôle de la capsule polysaccharidique : cette
souche, dépourvue de capsule, est plus sensible aux peptides antimicrobiens cités ci-dessus [Campos et al. 2004].
Ce mécanisme induit donc une résistance à la polymyxine, aux PAM en hélice α ou encore en feuillet β comme la protégrine [Guo et al. 1998].
9.3.3 Modification des protéines membranaires
Chez Yersinia enterocolitica, une bactérie à Gram négatif, la composition de la membrane externe, est différente de celle des autres entérobactéries et présente une résistance aux PAM. Cette dernière serait liée à la présence d’un plasmide codant une adhésine A et la lipoprotéine A [Visser et al. 1996].
9.3.4 La production d’enzymes protéolytiques
De nombreuses publications ont démontré que des enzymes protéolytiques peuvent être impliquées dans des phénomènes de résistance aux PAM [Belas et al. 1991; Resnick et al. 1991]. Cette résistance adaptative se fait par sécrétion de protéases et peptidases, capables de cliver les peptides. Par exemple, S. aureus sécrète une métalloprotéase, l’auréolysine, qui inactive par clivage la cathélicidine humaine LL-37 [Sieprawska-Lupa et al. 2004]. Les souches de S. aureus capables d’inactiver ce PAM présentent une sensibilité diminuée, mais la protéolyse des PAM reste à démontrer in vivo. De même, des espèces des genres
Yersinia et Streptococcus libèrent des protéases pouvant participer à leur protection contre
les PAM cationiques. Chez Yersinia, le gène plasmidique pla code une protéase de surface essentielle pour obtenir la résistance chez le genre [Yeaman et al. 2003]. Bacillus spp et P.
aeruginosa dégradent grâce à des enzymes protéolytiques les cécropines, et de
nombreuses espèces de Salmonella stoppent de la même façon les attaques des magainines [Guina et al. 2000]. Enfin, la sérine-protéase heat-shock DegP (protéine de choc thermique) sécrétée par Escherichia coli lui permet de résister à la lactoferricine B in vitro [Yeaman et al. 2003].
système d’efflux énergie-dépendant codé par l’opéron mtr (dont le gène est mtrR) [Shafer
et al. 1998]. En effet, cette bactérie dispose d’un système potassium antiport formé par les protéines RosA et RosB [Stumpe et al. 1997]. Le gène rosA/rosB semble être inductible lors de l’exposition de la bactérie aux PAM entraînant le pompage actif de ces derniers hors de la bactérie [Yeaman et al. 2003].
9.3.6 La modification des cibles intracellulaires.
Il existe une séparation temporelle et fonctionnelle entre l’interaction initiale avec la membrane et la mort cellulaire. De ce fait, les PAM agissent et inhibent essentiellement des cibles se situant à l’intérieur de la membrane plasmique. Il y a donc des mécanismes complexes modifiant ces cibles intracellulaires qui confèrent une résistance [Yeaman et al. 2003].
Par exemple, une mutation sur le gène gyrB (gyrase responsable du déroulement du
chromosome pour sa réplication) d’E. coli est associée à la réduction de la sensibilité de
cette bactérie à la microcine B17, un PAM inhibant la réplication de l’ADN [del Castillo et
al. 2001]. Cette mutation est due au remplacement d’un résidu tryptophane par un résidu arginine dans le polypeptide GyrB, réduisant l’inhibition de l’ADN gyrase pas la microcine B17.
RESUME
Il existe donc de nombreux mécanismes de résistance aux PAM, naturels ou acquis par les bactéries. Toutefois, l’obtention de souches résistantes n’est pas simple. En effet, Zasloff a réalisé des cultures de E. coli et S.
aureus en présence de Pexiganan, un analogue synthétique de
magainines et les tentatives d’induction d’une résistance à cette molécule ont été infructueuses [Zasloff 2002].
Il en résulte que les PAM sont des molécules très intéressantes dans la lutte contre les infections bactériennes notamment, et présentent cet avantage majeur d’induire peu de résistance.