Quand le staphylocoque a besoin de fer, il préfère celui de l’hème Staphylococcus prefer heme

Le fer est un nutriment indispensable à quasiment tous les organismes vivants, pour des besoins aussi primordiaux que la respiration et la synthèse d’ADN. On explique ainsi la non-prolifération bactérienne dans les profondeurs océaniques par l’absence de fer. La plupart du temps, cependant, la difficulté pour les micro-organismes de trouver du fer réside dans le fait que ce dernier est insoluble et/ou inaccessible. Les bactéries, en particulier le staphylocoque, ont développé diverses stratégies de capture du fer. Il peut s’agir de la sécrétion de sidérophores solubles, qui captent le fer externe puis assurent son entrée dans la bactérie par des transporteurs spécifiques. Il existe aussi des systèmes d’importation directe de sels de fer. Un premier mécanisme de défense des organismes supérieurs contre l’invasion bactérienne est une limitation drastique du fer libre dans le sang et les tissus. Ce blocage du fer s’effectue majoritairement par sa fixation sur des protéines qui ont pour lui une forte affinité, la lactoferrine et la transferrine. Les sites de fixation du Fe³⁺ de la transferrine sont, en fait, rarement saturés, laissant toujours un excès de protéine non saturée sous forme d’apotransferrine et assurant ainsi l’élimination virtuelle de tout fer libre. Un récent travail de chercheurs de l’Université de Chicago (États-Unis) a mis en évidence la stratégie employée par le staphylocoque doré (Staphylococcus aureus) pour se procurer le fer nécessaire à sa croissance et à sa différenciation [1, 2]. Pour coloniser son hôte, le staphylocoque rencontre un premier obstacle : le manque de fer. La concentration dont il a besoin est de l’ordre de 0,4-4,0 mM, alors que la concentration de fer libre se situe autour de 10^{- 9} M. Deux sources possibles de capture existent dans l’organisme des mammifères : la transferrine, qui ne représente que 1 % du fer total, et l’hème, qui en contient plus de 80 %. Les auteurs ont donc supposé que l’hème devait être utilisé de façon préférentielle. Afin de vérifier cette hypothèse, un marquage spécifique des deux protéines par un isotope stable du fer a été réalisé pour mesurer la consommation de la transferrine [⁵⁷Fe] et de l’hémine [⁵⁴Fe]. Les dosages ont été effectués par une spectrométrie de masse en source plasma ICP-MS (inductively coupled plasma-mass spectrometry). Dans une première étape, les bactéries sont placées sur un milieu pauvre en fer jusqu’à une limitation de croissance indicatrice de carence martiale, suivie par l’ajout en quantité équimolaire des deux protéines marquées. Les mesures sont ensuite effectuées au bout de 9 heures, 12 heures et en phase stationnaire à 24 heures. Le contenu isotopique des cellules montre, dans les premières heures, un enrichissement (x 4 à 5) en fer héminique en même temps qu’un appauvrissement du milieu. Cette modification des concentrations diminue au cours du temps, mettant en évidence la régulation progressive des autres systèmes de capture (à partir de la transferrine ou de sidérophores). La méthode a aussi permis de préciser la localisation subcellulaire du fer extrait des deux protéines : le fer héminique se fixerait sélectivement à la membrane, celui de la transferrine s’orientant vers le cytoplasme. Parallèlement à ces mesures isotopiques, une analyse du génome de S. aureus a montré sept séquences codant potentiellement pour des transporteurs transmembranaires et présentant une homologie avec des transporteurs connus. Parmi ceux-ci, certains systèmes avaient déjà été mis en évidence par le même groupe de chercheurs. Tout un ensemble de gènes isdA à F (iron-regulated surfacedeterminants) fonctionne comme système d’import et assure la fixation de l’hème et son passage dans le cytoplasme [3]. Deux autres gènes isdG …