​Les Deinococcus sont des bactéries connues pour être les organismes les plus radiorésistants au monde. Elles résistent également à des stress environnementaux intenses, tels que les rayonnements ultraviolets ou la dessiccation. Cette résistance extrême provient de leur capacité à réparer leur génome très endommagé par les radiations en seulement quelques heures.

Les chercheurs du Biam ont précédemment démontré qu'un processus moléculaire de levée de répression de gènes permet la réparation de l'ADN chez Deinococcus. Ce mécanisme met en œuvre la métalloprotéase IrrE qui clive et inactive le répresseur DdrO dont le rôle en conditions standard est d'empêcher l'expression de certains gènes. Après stress, ces derniers produisent des protéines capables de réparer l'ADN. Mais il restait encore à découvrir le signal moléculaire qui déclenche l'action de IrrE sur DdrO.

Les travaux des chercheurs du Biam ont montré que la présence de molécules oxydantes stimule l'activité de IrrE qui est une métalloprotéase dépendante du zinc. Ils ont pu aussi constater qu'une exposition soudaine de Deinococcus à un excès de zinc induit également le clivage de DdrO, mais sans être accompagnée de production de molécules oxydantes et de dommages à l'ADN. Enfin, ils ont pu vérifier qu'un traitement oxydant conduit à une augmentation du zinc intracellulaire libre, indiquant que l'activité de IrrE est stimulée directement par des niveaux élevés d'ions zinc disponibles. 

Les chercheurs montrent alors que le rayonnement et le stress oxydatif provoquent une variation de la disponibilité du zinc chez Deinococcus qui se traduit par l'activation de IrrE.

La compréhension du rôle du zinc en tant que messager du stress permettant la régulation de réparation de l'ADN est d'autant plus importante que de nombreuses bactéries, notamment des pathogènes, présentent des protéines de type IrrE et DdrO qui régulent ou peuvent réguler diverses réponses au stress. L'étude de cette nouvelle famille de régulateurs pourrait permettre de cibler leur action et de contrôler la virulence de certains pathogènes.

©BIAM/CNRS Laurence BLANCHARD

Au sein des cellules, le zinc est lié à des protéines dans lesquelles il peut avoir un rôle structural ou catalytique. Les radiations ou la dessiccation produisent des espèces réactives de l’oxygène (notées ROS) qui vont endommager certaines de ces protéines. Le zinc est alors libéré sous forme de cations et devient accessible à d’autres protéines, entre autres IrrE qui s’active alors et enclenche la cascade d’événements conduisant à la réparation de l’ADN endommagé et à la survie des bactéries.