Les chercheurs de l'INRA de Toulouse, en collaboration avec les universités allemandes de Würzburg et de Göttingen et l'Institut Pasteur à Paris, ont montré pour la 1ère fois que des E. coli commensales et des E. coli pathogènes produisent une substance toxique pour l'ADN des cellules eucaryotes : la colibactine. Les bactéries produisant cette toxine induisent des cassures dans l'ADN des cellules hôtes et perturbent le cycle cellulaire. En l'absence de réparation, ces cassures pourraient produire un taux élevé de mutations, causes principales de l'initiation des cancers chez l'homme.
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Escherichia coli est une bactérie commensale, qui vit pacifiquement dans notre tube digestiftube digestif. Cependant certaines souches sont pathogènespathogènes et sont fréquemment impliquées dans un large spectrespectre d'infections à la fois en élevage et en santé humaine (diarrhéediarrhée, infection urinaireinfection urinaire, toxi-infection alimentaire, septicémiesepticémie, méningiteméningite néonatale...). E. coli est à ce titre une espèceespèce modèle pour étudier le continuum entre bactériesbactéries commensales et bactéries pathogènes.

La Colibactine, une nouvelle toxine qui agit sur le cycle cellulaire

Certaines souches d'E. coli produisent une toxinetoxine qui induit sur les cellules de l'hôte un effet toxique caractérisé par un grossissement cellulaire progressif suite à un arrêt de la prolifération des cellules. Les chercheurs de l'INRA de Toulouse, en collaboration avec les universités allemandes de Würzburg et de Göttingen et l'Institut Pasteur à Paris ont démontré que ces souches bactériennes ont dans leur génomegénome un " îlôt génomiquegénomique ", qui contient l'ensemble des gènesgènes permettant la biosynthèse d'une nouvelle toxine qu'ils ont appelé " Colibactine ". Les chercheurs ont montré que les bactéries produisant cette toxine induisent de graves lésions de l'ADNADN des cellules hôteshôtes, entraînant le blocage du cycle cellulaire des cellules infectées. La Colibactine fait partie d'une nouvelle famille de toxines bactériennes capables d'agir sur le cycle cellulaire des cellules eucaryoteseucaryotes. Les chercheurs de l'INRA ont proposé d'appeler cette famille de toxines " cyclomodulines ".

La Colibactine est une toxine non protéique. Les gènes portés par l'îlot génomique codent pour plusieurs enzymesenzymes appartenant à la famille des " polyketide synthetases " (PKS) et des " nonribosomal polypeptidepolypeptide synthetases " (NRPS). Les composés issus de ces voies de biosynthèse forment une large famille de produits naturels avec une gamme très diverse d'activités biologiques et de propriétés pharmacologiques. Cette famille comprend de nombreuses moléculesmolécules d'importance agronomique (antiparasitaires, comme l'avermectine) et médicale, comme des immunosuppresseurs, des hypocholestérolémiantshypocholestérolémiants, des anticancéreuxanticancéreux et des antibiotiquesantibiotiques (cyclosporine, lovastatine, bléomycine, erythromycine...). C'est la première fois qu'un système enzymatiqueenzymatique de ce type produisant une molécule active sur des cellules eucaryotes est caractérisé chez E. coli, une espèce bactérienne pour laquelle le génie génétiquegénie génétique est bien maîtrisé. Cette découverte fournit une clé biotechnologique pour produire de nouvelles molécules d'intérêt et fait l'objet d'un dépôt de brevet. Elle ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques mais aussi préventives.

Pathologie infectieuse et cancer : rôle des bactéries produisant des cyclomodulines ?

Les travaux rapportés dans Science posent aussi une importante question de santé publique. Les cassures double brin de l'ADN sont des lésions dangereuses pour les cellules eucaryotes qui, en absence de réparation, produisent un taux élevé de mutations, qui sont les causes principales de l'initiation des cancerscancers chez l'homme.

La Colibactine est produite à la fois par des E. coli commensales de la flore intestinaleflore intestinale et par des souches pathogènes responsables de septicémies, d'infections urinaires et de méningites. La présence de ces bactéries dans la flore commensale pourrait donc constituer un facteur prédisposantfacteur prédisposant au développement de certains cancers. Les flores bactériennes participeraient ainsi au développement, à la différenciation et à l'homéostasiehoméostasie des muqueusesmuqueuses et au développement ou à la protection de l'hôte vis-à-vis de certains cancers.