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Les régulations post-transcriptionnelles au cœur du métabolisme de Escherichia coli

CsrA est une petite protéine qui régule les mécanismes d’adaptation de Escherichia coli. C’est le seul régulateur caractérisé comme essentiel chez cette bactérie modèle. Une approche combinant un ensemble de mesures multi-échelles avec plusieurs stratégies de modélisation a permis d’identifier les ARN messagers cibles de CsrA (1, 2). Son rôle essentiel dans l’utilisation du glucose a ainsi pu être montré. Ces travaux mettent notamment en exergue le rôle déterminant des régulations post-transcriptionnelles dans le métabolisme de E. coli.  

 

Contexte et enjeux :

Les régulations post-transcriptionnelles ont été longtemps considérées comme secondaires par rapport aux régulations transcriptionnelles ou post-traductionnelles. Les progrès techniques permettant de mesurer l’impact de ces régulations sur la stabilité des ARN messagers et l’initiation de la traduction sont en voie de changer cette vision. A ce titre, l’étude du régulateur post-transcriptionnel CsrA est caractéristique.

 

Résultats :

Loin du rôle de régulateur fin de l’expression des gènes qui lui était attribué, CsrA se révèle être un puissant contrôleur du métabolisme. Au niveau du métabolisme carboné central, une diminution de son activité provoque une accumulation délétère des métabolites du haut de la glycolyse (figure 1). Plus largement, les approches « omiques » menées ont permis de se rendre compte du caractère global de ce régulateur. Nous avons ainsi montré que la stabilité de plus 10 % des ARN messagers d'E. coli était affectée par CsrA (2) avec un effet préférentiellement stabilisateur de la protéine (figure 2). C’est cette multiplicité de cibles qui explique l’étendue des phénotypes d’un mutant de CsrA (croissance affectée, surproduction de glycogène, motilité réduite et production de biofilm accrue).

 

 


Accumulation des métabolites dans le haut de la glycolyse dans la souche atténuée pour CsrA

 


Stabilité des transcrits dans la souche atténuée pour CsrA

 

Perspectives :

La maitrise des mécanismes d’adaptation et le contrôle du métabolisme bactérien sont centraux dans le domaine de l’alimentation et de la santé où de nouvelles stratégies de prévention et d’éradication des pathogènes sont espérées. Le système CSR est en outre impliqué dans la régulation de la virulence chez les souches pathogènes de E. coli. En biotechnologie, la modification de l’activité de CsrA va permettre de développer des souches originales de par la spécificité de leur organisation métabolique et ouvrir ainsi de nouvelles pistes.

 

Partenaires :

Ces travaux ont été menés en partenariat par les équipes Génie du Métabolisme des Procaryotes et Metasys du LISBP de Toulouse en association avec les équipes Ibis de l’INRIA de Grenoble et "ARN et ribonucléases" du LMGM de Toulouse. Ils ont été soutenus par l’INRA, l’INRIA, l'Université de Toulouse et la région Midi-Pyrénnées.

 

Références bibliographiques :

(1) Morin M., Ropers D., Létisse F.,  Laguerre S., Portais JC, Cocaign-Bousquet M#., and Enjalbert B#. The post-transcriptional regulatory system CSR controls the balance of metabolic pools in upper glycolysis of Escherichia coli. (soumis).

(2) Esquerré T, Turlan C, Bouvier M, Carpousis AJ, Girbal L# and Cocaign-Bousquet M#. Deciphering the role of the Csr system in the genome-wide regulation of mRNA stability and gene expression in Escherichia coli (soumis)

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