Les superoxydes dismutases (SODs) sont des métallo-enzymes, classées en fonction de leur métal cofacteur. Il y a quatre grandes classes de SODs chez les bactéries, les SODs à manganèse (MnSOD), les SODs à fer (FeSOD), les SODs à nickel (NiSOD) et les SODs à cuivre et zinc (CuZnSOD) (Barriere et al., 2001b). La plupart des souches de S. aureus, possèdent deux SODs. L’enzyme majeure, SODA, une MnSOD, est inductible (Clements et
al., 1999). La seconde SOD, une autre MnSOD moins étudiée, est codée par le gène sodM
(Valderas & Hart, 2001). Elle est exprimée de manière constitutive et son activité est maximale en fin de phase exponentielle. Le gène sodM n’a été observé que chez l’espèce
S. aureus et jamais chez les SCN (Valderas et al., 2002). S. xylosus contient une seule SOD,
de type MnSOD (Barriere et al., 2001b). Sa séquence en acides aminés montre une grande similarité avec l’enzyme SodA de S. aureus. Elle n’est pas inhibée par le peroxyde d’hydrogène, et le manganèse est nécessaire pour le maintien de son activité en phase stationnaire, comme pour la SOD de B. subtilis (Inaoka et al., 1998). Chez S. xylosus, en amont du gene sodA, un opéron potentiellement impliqué dans l’assimilation du zinc et sa régulation (zurA, -M, et -R) a été détecté. Cette organisation génomique semble être conservée chez les autres espèces de staphylocoques comme S. aureus et S. epidermidis (Barriere et al., 2001b). Il ne semble pas que ZurR régule l’expression de sodA chez
S. xylosus. Chez B. subtilis, l’analyse de la séquence nucléotidique indique que le gène sodA
possède six promoteurs putatifs (Inaoka et al., 1998). Barrière et al. (2001b) ont montré que le gène sodA de S. xylosus ne possédait que deux promoteurs fonctionnels. En milieu riche,
l’expression du gène sod chez cette espèce est induite en phase stationnaire de croissance, comme observée chez S. aureus. Ceci pourrait refléter le besoin d’une plus grande protection contre les oxydants toxiques accumulés lors du vieillissement cellulaire. Cependant, aucune induction n’a pu être observée dans un milieu chimiquement défini. Chez S. xylosus, le manganèse ne joue aucun rôle au niveau transcriptionnel contrairement à ce qui a pu être observé chez E. coli, où le manganèse active la transcription de sodA (Schrum & Hassan, 1993). Chez S. xylosus, le manganèse paraît être nécessaire uniquement à l’étape post-transcriptionnelle, lors de l’insertion du métal dans le site actif. Le gène sodA n’est pas essentiel à la croissance aérobie de S. xylosus, laissant supposer la présence d’autres mécanismes de protection (Barriere et al., 2001b). Le mutant sodA construit par échange allélique chez cette espèce montre, en plus d’une perte totale d’activité SOD, un phénotype sensible aux hautes pressions en O2 et au paraquat, substance qui génère des radicaux superoxydes. Le mutant sod montre également une auxotrophie à de multiples acides aminés (Barriere et al., 2001b).
4-2. La catalase
Les catalases catalysent la transformation du peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène. Elles jouent un rôle très important en réduisant la formation de radicaux hydroxyles hautement réactifs qui résultent de la transformation de H2O2 via la réaction de Fenton (Jang & Imlay, 2007). Les catalases sont divisées en trois groupes suivant les propriétés et la séquence des enzymes (Barriere et al., 2002). Le premier groupe comprend des catalases monofonctionnelles de masses moléculaires moyennes comprises entre 220–350 kDa, elles sont formées par 4 sous-unités identiques, chacune contenant un groupe proto-hème. Le second groupe comprend des catalases bifonctionnelles ayant à la fois une activité catalase et peroxydase. Le troisième groupe est constitué par des catalases sans hème ou des catalases contenant un hème de type manganèse.
Chez beaucoup de bactéries, de multiples catalases sont présentes, chaque enzyme est codée par un gène différent et subit différents types de régulation. Chez S. aureus, un seul gène codant une catalase a été détecté et étudié, katA. Il a été montré que cette enzyme était régulée par un homologue du régulateur de l’assimilation du Fer (Fur), PerR (Horsburgh et
al., 2001). Chez la souche S. xylosus C2a, la construction d’un mutant délété du gène katA a
montré qu’il existait chez cette souche 2 catalases (Barriere et al., 2002). En effet, la mutation sur katA n’a entraînée qu’une légère diminution de l’activité catalase. Actuellement
catalases ait été décrite. A ce jour, seule la catalase KatA de S. xylosus a été étudiée. Le gène de la seconde catalase, katB, a uniquement été séquencé (AY702101). KatA est un homologue des autres catalases staphylococciques décrites (Barriere et al., 2002). Le centre actif ainsi que le site de fixation au NADPH de KatA sont conservés chez S. xylosus, ceci permettant de classer cette enzyme dans le groupe des catalases monofonctionnelles (Barriere et al., 2002). L’environnement génétique du gène katA est cependant différent chez
S. xylosus et S. aureus (Horsburgh et al., 2001). Le gène katA de S. aureus est précédé par un
gène codant une γ-aminobutyrate perméase et est suivi par les gènes rpmG and rpsN codant des homologues des protéines ribosomales 50S et 30S (Kuroda et al., 2001). Les gènes codant une allantoïnase ou une carboxypeptidase sont chez S. xylosus à proximité du gène
katA (Barriere et al., 2002). La transcription de katA, chez S. xylosus, est induite par
l’oxygène et en particulier le peroxyde d’hydrogène, lors de l’entrée en phase stationnaire. La transcription de katA est régulée négativement par le fer et encore plus par le manganèse. Chez B. subtilis, les mêmes types de régulation transcriptionnelle du gène katA ont été observés (Chen et al., 1995). Il s’est avéré que la catalase de B. subtilis, KatA, faisait partie du stimulon peroxyde qui est régulé par le répresseur PerR (Bsat et al., 1998). Chez
B. subtilis, PerR semble être dépendant de la présence d’un ion métallique divalent pour se
lier à l’ADN, le fer et le manganèse joueraient ce rôle. Chez S. aureus, Fur et PerR régulent la transcription de katA. Fur agit comme un activateur de transcription fer dépendant et PerR comme un répresseur manganèse dépendant. Chez S. xylosus, une Per box putative a été identifiée en position 3422–3438. Elle est identique sur 15 des 17 bases à la séquence consensus de la PerR box de S. aureus (ATTATAATTATTATAAT) (Horsburgh et al., 2001). Ceci laisse supposer que la régulation de la transcription du gène katA chez S. xylosus est similaire à celle décrite chez S. aureus. Bien que le taux résiduel de l’activité catalase mesurée chez le mutant katA de S. xylosus soit important, Barriere et al. (2002) ont montré que KatA était essentielle à la résistance de S. xylosus à des taux élevés d’H2O2.
Comme nous l’avons décrit précédemment, l’oxydation des lipides est responsable de la production de composés qui peuvent affecter les qualités sensorielles et sanitaires des produits carnés fermentés (chapitre II 1-1.4). L’étude des mutants katA et sodA de la souche
S. xylosus C2a comparée à la souche sauvage a permis de caractériser le rôle des deux
enzymes KatA et SodA sur l’oxydation des acide gras libres (Barriere et al., 2001a). En présence d’acide linoléique, un acide gras insaturé habituellement libéré lors de la lipolyse du gras de porc, les 3 souches (mutantes et sauvage) inhibaient l’oxydation de l’acide linoléique, mais Barriere et al. (2001a) ont montré que le mutant katA, et plus
particulièrement le mutant sodA, possédaient une activité anti-oxydante plus faible que la souche sauvage. Peu d’études sur les capacités anti-oxydantes bactériennes agissant contre l’oxydation des lipides ont été publiées. Seule une étude portant sur l’inhibition de la peroxydation de l’acide linoléique par des bactéries lactiques avait été menée (Lin & Yen, 1999). Une inhibition de 7 à 12% de la peroxydation avait été observée en présence des bactéries lactiques (Lin & Yen, 1999). En présence de S. xylosus, cette inhibition est de 60% (Barriere et al., 2001a). De plus, les propriétés anti-oxydantes des bactéries lactiques sont principalement attribuées à leur capacité à chélater les ions métalliques (Lin & Yen, 1999). Or, il est bien connu que les ions métalliques sous forme transitionnelle stimulent la peroxydation des lipides.