Le Phosphoprotéome du système FAS-II chez Mycobacterium tuberculosis: Caractérisation et Rôle de la Phosphorylation dans la Régulation de la synthèse des Acides Mycoliques et dans la Virulence chez l'Hôte Infecté – MYCOPHOS

RESUME PROJET – Contexte scientifique et objectifs
La capacité d'adaptation et de survie dans les macrophages de M. tuberculosis (M. tb) est fortement liée à la présence des acides mycoliques. La régulation de la synthèse des mycolates joue un rôle prépondérant dans la réponse aux changements environnementaux, mais son étude reste encore très limitée. Bien que M. tb possède 11 Ser/Thr kinases (STPKs), la compréhension des interactions STPKs/substrats et le rôle de la phosphorylation chez les mycobactéries est mal connu du fait du faible nombre de substrats endogènes identifiés. Nos résultats ont démontré que des STPKs phosphorylaient et modulaient l'activité des enzymes de condensation impliquées dans l'élongation des chaînes de mycolates (système FAS-II). Nous avons comme perspective d'étudier le rôle et les mécanismes de la phosphorylation sur ces différentes enzymes de la biosynthèse des mycolates à la fois in vitro et in vivo dans l'hôte infecté, et de déterminer l'impact de la phosphorylation dans la virulence mycobactérienne.
RESUME PROJET – Description
Nous envisageons d'étendre nos études initiales sur la phosphorylation des enzymes de condensation KasA et KasB en établissant le phosphoprotéome du système FAS-II chez M. tb, ce qui sera réalisé en identifiant et caractérisant de nouveaux substrats des STPKs participant à la synthèse des mycolates. Nous analyserons plus particulièrement les enzymes mtFabH, KasA, KasB, MabA, InhA, et Pks13, qui sont également des cibles thérapeutiques intéressantes. Ces études in vitro seront complétées par des études in vivo du phosphoprotéome de FAS-II dans des mycobactéries isolées de souris infectées. L'identification et la caractérisation des sites de phosphorylation (Ser et/ou Thr) de chacun de ces substrats FAS-II, permettra de répondre à plusieurs questions fondamentales: 1) étudier le rôle de la phosphorylation dans la modulation de l'activité des enzymes, et donc du système FAS-II et de la biosynthèse des mycolates, 2) produire et caractériser biochimiquement les protéines correspondantes mutées dans lesquelles le(s) site(s) de phosphorylation seront substitués par des résidues Glu chargés négativement qui miment l'état de phosphorylation (la structure cristallographique de ces mutants permettra de comprendre en quoi la phosphorylation induit des changements conformationnels et module l'activité des enzymes), et 3) générer des souches isogéniques de M. bovis BCG et M. tb dans lesquelles les enzymes du système FAS-II seront incapables d'être phosphorylées (en mutant le(s) sites de phosphorylation par des Ala). Ces souches permettront, d'une part, d'examiner la contribution relative de la phosphorylation dans la régulation de la synthèse des mycolates in vivo et dans l'adaptation face aux changements environnementaux et, d'autre part, dans la virulence et la physiopathologie tuberculeuse par des études immunobiologiques et histologiques pour suivre la croissance et déterminer la capacité de survie des mutants dans les organes de souris infectées.
RESUME PROJET – Resultats attendus
Les conséquences de ces travaux sont importantes et multiples. D'une part, les résultats attendus sont en faveur d'un nouveau concept, à savoir que la synthèse des mycolates est régulée au niveau post-traductionnel via la phosphorylation des enzymes du système FAS-II. Ces données permettront peut-être de démontrer, pour la première fois, le rôle de la phosphorylation d'enzymes du métabolisme dans l'adaptation et la survie intracellulaire de M. tb, voire même dans l'établissement de la dormance. Par ailleurs, ce projet « phare » pourra également servir à l'étude de la synthèse/régulation d'autres composants pariétaux essentiels. Enfin, puisque les mycolates représentent les cibles de plusieurs agents antituberculeux tel que l'isoniazide, cette étude pourrait générer de nouveaux espoirs quant au développement de nouvelles thérapies, indispensables dans un contexte d'émergence de souches multi-résistante