État viable mais non cultivable

On a longtemps considéré qu’une cellule bactérienne était morte si elle ne poussait pas sur un milieu de culture. L’état viable mais non cultivable (VBNC) est un état dans lequel des bactéries ne poussent pas sur les milieux de culture tout en restant viables, si l’on en juge par l’intégrité de leur membrane externe et par leur capacité à reprendre leur croissance après un changement de température. L’état VBNC a désormais été décrit chez plus de 50 espèces bactériennes. Plusieurs mécanismes font qu’une bactérie devient incapable de pousser sur certains milieux tout en poussant sur d’autres supports ; l’un d’eux est l’inhibition de croissance dépendante du contact. Le mécanisme est mal compris.

Inhibition de croissance dépendante du contact

Un autre phénomène a été observé : la croissance cellulaire est contrôlée par un contact direct de cellule à cellule, médié par le système de sécrétion à deux partenaires (TPS) CdiA-CdiB. CdiA-CdiB est présent chez certaines souches d’E. coli et des protéines homologues se retrouvent chez de nombreuses espèces bactériennes. Par homologie avec d’autres systèmes TPS, CdiB semble être une protéine de membrane externe nécessaire au transport et à l’assemblage de CdiA à la surface de la cellule. Le récepteur du CDI a été identifié comme BamA, également appelé YaeT, une protéine de membrane externe essentielle et très conservée, nécessaire à la biogenèse des protéines en tonneau bêta chez les bactéries à Gram négatif. Parallèlement au blocage de la croissance cellulaire, le CDI provoque une réduction marquée de la respiration, de la force proton-motrice et du taux d’ATP. Le mécanisme qui relie l’interaction avec BamA à la surface de la cellule à la baisse du métabolisme n’est pas clair, mais il pourrait impliquer la protéine de membrane interne de multirésistance AcrB, car les mutants acrB sont résistants au CDI. Une possibilité est que CdiA interagisse avec AcrB via BamA pour moduler son activité. AcrB exploite la force proton-motrice pour coupler l’entrée de protons à l’export de petites molécules toxiques. CdiA pourrait ainsi amener AcrB à ouvrir son canal à protons et à dissiper la force proton-motrice. Tel est le modèle, encore spéculatif, proposé pour le mécanisme du CDI.

Une expression génétique alternative pourrait intervenir dans les changements de métabolisme et de croissance dépendants du contact chez les bactéries. Le mécanisme du CDI comporte un autre aspect : il existe un cadre de lecture ouvert chevauchant CdiA qui code une petite protéine appelée CdiI, laquelle confère l’immunité au CDI. L’expression de CdiI dans les cellules cibles les protège des cellules inhibitrices CDI+. Cette petite protéine protège aussi les cellules CDI+ d’inhiber leur propre croissance. Il a été suggéré que le CDI pourrait être un mécanisme d’évitement de la surveillance, permettant aux bactéries de se cacher littéralement dans les tissus de l’hôte puisque leur métabolisme est ralenti. Il a également été suggéré que les cellules CDI pourraient constituer une arme bactérienne en inhibant la croissance des cellules bactériennes voisines. Cela fonctionnerait bien dans les biofilms.