Heme, a porphyrin containing an iron atom, is an essential cofactor of several bacterial functions. Heme is also toxic because of the reactivity of the iron generating reactive oxygen species. One of the main mechanisms of heme detoxification, in Gram-positive bacteria, relies on the expression of a heme efflux ABC transporter, HrtBA. The regulation of this transporter has been investigated in two opportunistic pathogens, Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus, two bacteria responsible for multiresistant nosocomial infections. In E. faecalis, a new TetR family regulator, FhtR, has been identified and characterized. The FhtR dependent transcriptional inhibition of hrtBA is lifted by its binding to heme. FhtR controls the intracellular heme pools as showed par the activity of the endogenous heme dependent catalase, KatA. FhtR is thus a master regulator of heme intracellular homeostasis in E. faecalis. In a mouse model of intestinal transit, HrtBA is expressed, demonstrating the relevance of this system in the gastrointestinal tract where E. faecalis is a commensal resident. In S. aureus, hrtBA transcription is controled by the two-component system, HssRS. The study of the mechanism of the membrane heme sensor HssS showed that the intracytoplasmic of the histidine kinase was responsible of the binding and heme signal transduction for HrtBA expression. Alltogether, these results demonstrate that while HrtBA is conserved among Gram positive bacteria, the regulating mechanisms leading to its expression are varied. This suggests that the host heme response is dependent of the bacteria lifestyle and underlies the importance of this cofactor in the host-pathogen relationship. Inhibiting heme effux by HrtBA or the heme sensing mechanisms could lead to new antibiotic strategies.

L’hème, une structure porphyrique contenant un atome de fer, est un cofacteur essentiel à de nombreuses fonctions bactériennes. Cependant, le fer de l’hème génère des radicaux libres, ce qui explique sa toxicité. Un des mécanismes principaux de détoxification de l’hème est l’expression, par les bactéries à Gram positif, d’un transporteur d’efflux de la famille ABC, HrtBA. La régulation de ce transporteur a été étudiée chez deux bactéries pathogènes opportunistes Enterococcus faecalis et Staphylococcus aureus, responsables d’infections nosocomiales multirésistantes. Chez E. faecalis, un nouveau régulateur de la famille TetR, FhtR, a été identifié et caractérisé. L’inhibition de la transcription de hrtBA par FhtR est levée par sa liaison à l’hème. FhtR a aussi un impact important sur l’activité de la catalase à hème, KatA. FhtR a donc un rôle majeur dans l’homéostasie intracellulaire de l’hème. Dans un modèle de transit intestinal chez la souris, HrtBA est induit, suggérant que ce mécanisme est important pour E. faecalis, une bactérie commensale de l’intestin, dans cet environnement. Chez S. aureus, la transcription de hrtBA est régulée par un système à deux composants HssRS. L’étude du mécanisme du senseur membranaire HssS a révélé que la partie cytoplasmique de l’histidine kinase était impliquée dans la liaison et la transduction du signal hème pour l’expression de HrtBA. L’ensemble de ces résultats démontre que, bien que HrtBA soit conservée, plusieurs systèmes distincts régulent son expression, suggérant une adaptation complexe de la réponse bactérienne à l’hème de l’hôte et son importance dans la relation hôte-pathogène. Bloquer HrtBA ou la transduction du signal hème par ces deux senseurs d’hème pourrait constituer une cible pour la recherche antibiotique chez ces deux pathogènes.