Le quorum sensing (QS) est un système de communication bactérienne qui permet la coordination de l’expression génique au niveau de la population. Les bactéries produisent et détectent de petites molécules de signalisation appelées auto-inducteurs ; la régulation génique ne se produit que lorsqu’une concentration seuil est atteinte, indiquant une densité de population suffisante.
Quorum Sensing chez les Bactéries Gram-Négatives
Les bactéries Gram-négatives utilisent principalement les N-acyl homosérine lactones (AHL) comme auto-inducteurs, synthétisées par les protéines de la famille LuxI et détectées par les régulateurs transcriptionnels de la famille LuxR. Le système canonique LuxI/LuxR chez Vibrio fischeri contrôle la bioluminescence — LuxI produit le 3-oxo-C6-HSL, qui se lie à LuxR, activant la transcription de luxICDABE. D’autres exemples incluent les systèmes LasI/LasR et RhlI/RhlR chez Pseudomonas aeruginosa, qui régulent les facteurs de virulence et la formation de biofilm, et le système TraI/TraR chez Agrobacterium tumefaciens, qui contrôle la conjugaison du plasmide Ti.
Quorum Sensing chez les Bactéries Gram-Positives
Les bactéries Gram-positives utilisent des oligopeptides modifiés après traduction (peptides auto-inducteurs, AIP) comme molécules de signalisation, détectés par des récepteurs histidine kinases à deux composants. Les AIP sont traités et exportés par des transporteurs ABC dédiés ; la détection du signal implique l’autophosphorylation de l’histidine kinase et le phosphotransfert vers un régulateur de réponse. Le système Agr chez Staphylococcus aureus contrôle l’expression des facteurs de virulence — AgrD est transformé en AIP, détecté par l’histidine kinase AgrC, activant AgrA qui régule l’ARNIII et la delta-hémolysine.
Quorum Sensing Universel
L’auto-inducteur-2 (AI-2), produit par LuxS, est proposé comme molécule de signalisation interspécifique universelle, car LuxS se trouve chez les bactéries Gram-positives et Gram-négatives. L’AI-2 est un diester furanosyle borate (chez Vibrio harveyi) ou une forme hydratée de 4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione (DPD), et sa détection varie selon les espèces.
Phénotypes Régulés par le QS
Le quorum sensing contrôle la formation de biofilm en régulant la transition du mode de vie planctonique au biofilm — chez P. aeruginosa, le système Las active les gènes d’exopolysaccharides pel et psl. Il régule également la production de facteurs de virulence, notamment les toxines, les protéases et les sidérophores ; chez S. aureus, le système Agr augmente la régulation de l’alpha-toxine, des hémolysines et des entérotoxines. Le QS contrôle la mobilité en essaim en régulant l’expression des gènes flagellaires et la production de surfactant pour le mouvement coordonné en surface. La production d’antibiotiques chez de nombreuses bactéries du sol ne se produit qu’à haute densité cellulaire, médiant la compétition interbactérienne.
Quorum Quenching
Le quorum quenching peut se produire par dégradation enzymatique des auto-inducteurs — les AHL lactonases (AiiA) hydrolysent le cycle lactone, tandis que les AHL acylases clivent la chaîne latérale acyle. Les imitateurs et antagonistes des signaux QS, tels que les composés furanones de Delisea pulchra, inhibent de manière compétitive la liaison des AHL aux récepteurs de type LuxR. Les anticorps contre les auto-inducteurs peuvent neutraliser les signaux QS et atténuer la virulence in vivo.
Pertinence Clinique
Les inhibiteurs du QS (quorum quenching) sont explorés comme stratégies anti-virulence qui évitent la pression de sélection pour la résistance. Les mutants QS de P. aeruginosa montrent une virulence réduite dans les modèles animaux. Les systèmes QS sont des cibles pour de nouvelles approches thérapeutiques contre les infections chroniques associées aux biofilms.
