Des bactéries à l'Homme: un nouvel acteur de la tolérance aux stress thermique et oxydant

Publié par Adrien le 20/03/2020 à 09:00
Source: CEA

(c) RapidEye
Des chercheurs du CEA-Joliot ont montré chez une bactérie qu'une enzyme de détoxication cellulaire, la glutathion-S-transférase (GST), conservée en partie par l'évolution, joue un rôle prépondérant dans la résistance aux stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes environnementales. Dans le langage courant, on parle...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) et oxydatif.

Les glutathion-S-transférases (GSTs) constituent une superfamille d'enzymes présentes dans les trois domaines du vivant (bactéries, plantes, mammifères). Cette présence ubiquitaire souligne l'origine sans doute très ancienne de ces enzymes ainsi que des fonctions fondamentales conservées au cours de l'évolution. Les GSTs interviennent notamment dans la résistance au stress oxydant (élimination des espèces réactives de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) (ROS) générées par la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet...) et/ou la respiration) et la détoxication/excrétion des xénobiotiques (polluants, pesticides, métaux lourds médicaments, etc).

Des chercheurs du CEA-Joliot étudient depuis plusieurs années les six GSTs d'un microorganisme modèle, la cyanobactérie Synechocystis, qui possède une morphologie simple (unicellulaire) et un petit génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par...) (4 Mb) facilement manipulable. Les cyanobactéries sont intéressantes car elles ont "inventé" la photosynthèse et les systèmes de résistance aux ROS qu'elle génère. Elles produisent une grande partie de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. ...) à la base de notre chaîne alimentaire (Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Dans les mers et océans, le...) et peuvent être également utilisées pour la production durable de composés d'intérêts (biocarburants, bioplastiques biodégradables, cosmétiques, neutraceutiques et médicaments) à partir d'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire...) et de CO2 atmosphérique. Une analyse exhaustive de deux GSTs de Synechocystis par la même équipe a récemment montré que les GSTs désignées Sll1145 et Slr0236, conservées par l'évolution chez les plantes, jouent un rôle prépondérant dans la tolérance aux stress photo-oxydant et oxydant.

Dans la présente étude, les chercheurs se sont intéressés à une GST membranaire de Synechocystis (Sll1147), appartenant à la catégorie MAPEG (Membrane-Associated Proteins in Eicosanoid and Glutathione metabolism), catégorie très peu étudiée in vivo (In vivo (en latin : « au sein du vivant ») est une expression latine qualifiant des recherches ou des examens pratiqués sur un organisme vivant, par opposition à in...), dont l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) GST est considérée comme un dénominateur commun à toutes les protéines MAPEG, des bactéries à l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon, tandis...). Les chercheurs ont montré que Sll1147 protège les membranes contre les stress thermiques (fortes ou faibles températures, deux stress environnementaux auxquels sont soumises les cyanobactéries) et la peroxydation des lipides induite par le n-tertbutyl Hydroperoxyde, en agissant vraisemblablement sur la fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.) membranaire. Chez un mutant dépourvu de Sll1147, la production de deux GST humaines (hmGST2 ou hmGST3), qui présentent des homologies de séquence avec les protéines MAPEG de Synechocystis, restaure sa résistance aux stress membranaires précédemment décrits.

Ces résultats montrent que certaines fonctions des GST-MAPEG ont été conservées au cours de l'évolution et qu'elles peuvent être facilement étudiées chez Synechocystis. Ils justifient en cela l'utilisation du modèle cyanobactérie pour l'analyse de ces protéines conservées des bactéries aux plantes et à l'Homme.

Références:
From Cyanobacteria (Les cyanobactéries (Cyanobacteria), aussi appelées cyanophycées (Cyanophyceae), sont une sous-classe de bactéries (procaryotes), autrefois appelées « algues...) to Human, MAPEG-Type Glutathione-S-Transferases Operate in Cell Tolerance to Heat, Cold, and Lipid Peroxidation | Frontiers in Microbiology
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