Les membranes cellulaires comprennent généralement une bicouche lipidique composée d'une tête polaire et d'un corps apolaire constitué d'acides gras (AG). La structure et la longueur des AG sont déterminantes pour la topologie de la membrane et ses propriétés telles que la fluidité, la perméabilité et l'intégrité. Ces caractéristiques sont cruciales pour l'adaptation des bactéries à divers environnements. La plupart des bactéries synthétisent les AG par la voie de synthèse des acides gras FASII. Cette voie n'est pas essentielle chez les bactéries Gram-positives qui utilisent des AG exogènes pour synthétiser leurs lipides. L'incorporation des AG exogènes dans les lipides des bactéries Gram-positives implique un complexe Fatty Acid kinase (Fak) qui phosphoryle les AG exogènes, produisant de l'acyl-PO4. L'acyl-PO4 est substrat de la voie de biosynthèse des lipides. Le complexe Fak est composé de deux protéines, FakA fournit l'activité kinase et interagit avec les protéines FakB qui lient les AG. Les firmicutes possèdent deux ou trois gènes fakB, les protéines FakB permettant l’incorporation des AG saturés ou insaturés. Quelques rares espèces, dont Streptococcus pyogenes, possèdent quatre FakB, le rôle de cette quatrième protéine étant inconnu.
S. pyogenes, également connu sous le nom de streptocoque du groupe A (SGA), provoque des infections bénignes, mais également des infections sévères, invasives, et des séquelles post-infectieuses. S. pyogenes est responsable de plus de 500 000 décès par an dans le monde. Depuis 2019, il y a une recrudescence d’infections bénignes et mortelles à SGA en Europe.
Pour déchiffrer le rôle de la quatrième FakB, nommée FakB4, les chercheurs ont déterminé l’expression de son gène. Contrairement aux autres protéines FakB, la synthèse de FakB4 est réprimée en présence d’AG exogènes. Ceci suggère que son rôle est lié aux AG endogènes. Les auteurs ont également construit une souche mutante ne produisant plus FakB4. Ils ont comparé le contenu en AG et en lipides des membranes de la souche sauvage parentale et de la souche mutante. La délétion de FakB4 n'a pas d'impact sur le pourcentage des différents lipides présents. Cependant, la souche mutante dans FakB4 produit plus de lipides et plus de vésicules membranaires extracellulaires que la souche de type sauvage. Ceci indique que FakB4 fixe les AG endogènes et ne les transfère pas à la voie de biosynthèse des lipides. FakB4 peut soit les stocker, soit les conduire vers une voie catabolique qui reste à définir. L’excès d’AG est toxique pour les bactéries. Des mécanismes de détoxification ont été décrits, mais la plupart sont absents chez S. pyogenes. Ainsi, FakB4, en se chargeant de ces AG, annihilerait la toxicité sans nécessiter leur exportation.
Légende : contrairement aux protéines FakB1, 2 et 3 qui permettent l’incorporation des acides gras exogènes dans la membrane de S. pyogenes, FakB4 permet le stockage ou le catabolisme des acides gras endogènes surnuméraires. © Agnès Fouet, Clara Lambert
Dans l'ensemble, cette étude indique que les activités de FakB4, d'une part, et des trois autres protéines FakB, d'autre part, sont impliquées dans des conditions de croissance différentes. Ainsi, ces protéines ciblent des AG d'origines différentes et jouent des rôles différents, celui de FakB4 n’ayant encore jamais été décrit.
Vignette : © Clara Lambert et Alain Schmitt
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Lambert C, Poullion T, Zhang Q, Schmitt A, Masse J-M, Gloux K, et al. (2023) A Streptococcus pyogenes DegV protein regulates the membrane lipid content and limits the formation of extracellular vesicles. PLoS ONE 18(4): e0284402. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0284402
