Contexte

Nous avons établi en 1998 et depuis, qu’une bactérie lactique utilisée en production des laits fermentés, Lactococcus lactis, met en place un métabolisme respiratoire lorsqu’on lui fournit de l’hème (noyau porphyrique contenant du fer qui active une cytochrome oxydase) et en présence d’oxygène. La respiration stimule la croissance et augmente la biomasse de cette bactérie. En 2004, nous avons découvert qu’une bactérie pathogène, Streptococcus agalactiae, peut également respirer, mais nécessite le rajout non seulement de l’hème, mais aussi d’une vitamine, la ménaquinone ou vitamine K2, qui s’insère dans la membrane pour compléter la chaîne respiratoire.

D’où vient l’hème ou la ménaquinone dans la nature, permettant à S. agalactiae de déclencher sa respiration ? Nous avons émis l’hypothèse, puis démontré, que S. agalactiae pouvait s’approprier ces produits à partir d’autres bactéries qui les synthétisent, pour activer sa chaîne respiratoire. Notamment, S. agalactiae assimile la ménaquinone produite par L. lactis quand ces deux bactéries sont à proximité l’une de l’autre, ce qui stimule la croissance par respiration de S. agalactiae.

Ces observations ont été étendues à d’autres bactéries, productrices d’hème et/ou de ménaquinone. Escherichia coli par exemple, une bactérie communément présente dans les intestins, fournit les deux facteurs et stimule à elle seule la respiration chez S. agalactiae. Nous émettons l’hypothèse que l’intestin, qui héberge des bactéries à haute densité en transit avec les aliments, pourrait être un lieu de fort échange de métabolites (tels que l’hème et les ménaquinones).

On sait aujourd’hui que l’oxygène, longtemps considéré comme absent de l’intestin, est en fait présent à faible concentration dans les intestins. L’assimilation de métabolites comme l’hème et la ménaquinone peut donc avoir un impact significatif sur la capacité d’une bactérie à s’établir dans cet écosystème complexe. Ces travaux incitent à étudier l’impact de la respiration sur la capacité des pathogènes opportunistes comme les streptocoques, ou d’autres bactéries, à s’établir et à constituer un réservoir dans le tractus intestinal de l’hôte.

Partenaires

Claire Poyart (Hôpital Cochin), Patrick Trieu-Cuot (Institut Pasteur) et leurs équipes. Martin Pedersen et équipe (Chr Hansen).

Valorisation

StrepRespire – Projet ANR 2007 à 2009, Contrat Industriel avec Chr Hansen 2007-2009

Rezaiki, L. et al. (2008). Lactococcus lactis produces short-chain quinones that cross-feed Group B Streptococcus to activate respiration growth. Mol. Microbiol. 67:947-957.

Contacts

Philippe Gaudu, Alexandra Gruss, et Gilles Lamberet, INRA UR888 Bactéries Lactiques et Pathogènes Opportunistes, Jouy en Josas.

philippe.gaudu@jouy.inra.fr ; alexandra.gruss@jouy.inra.fr ; gilles.lamberet@jouy.inra.fr