IDENTIFICATION ET CARACTERISATION DE COLICINES CIBLANT LE PEPTIDOGLYCANE DE LA PAROI BACTERIENNE ET LEUR EXPLOITATION COMME AGENTS ANTI-BACTERIENS POTENTIELS – PEPGLYCOL

La résistance aux antibiotiques constitue un grave problème de santé publique qui impose la découverte de nouveaux agents antibactériens et le développement de recherches visant à mieux comprendre la physiologie microbienne et les processus métaboliques qui lui sont propres. Le peptidoglycane de la paroi bactérienne constitue une telle cible de choix. En fait, les bactéries ont elles-mêmes développé des toxines interférant avec la synthèse de la paroi chez leurs congénères. Ainsi, la colicine M, toxine bactériolytique produite par certaines souches d'Escherichia coli et par des espèces virulentes de Pseudomonas, a été récemment identifiée comme une hydrolase des précurseurs du peptidoglycane. L'objectif de ce projet est de développer une étude pluridisciplinaire approfondie de ces colicines M incluant leur caractérisation biochimique et structurale et l'étude de leurs modes d'action, ceci en vue de les exploiter à terme comme agents antibactériens vis-à-vis de souches multirésistantes.//Nous avons récemment démontré que la colicine M produite par certaines souches de E. coli était une enzyme dégradant spécifiquement les intermédiaires lipidiques de la biosynthèse du peptidoglycane exposés sur la face externe de la membrane cytoplasmique, provoquant ainsi la lyse bactérienne. Une analyse des génomes bactériens a permis de repérer des gènes codant pour des homologues de colicine M dans des souches virulentes de Pseudomonas (P. aeruginosa, P. syringae, P. fluorescens). Ces découvertes constituent un contexte particulièrement favorable au développement d'une étude pluridisciplinaire approfondie de cette famille de colicines ciblant le métabolisme du peptidoglycane.
Les aspects suivants seront développés:
(a) clonage des gènes, surproduction, purification et caractérisation biochimique et structurale de la colicine M d'E. coli et de ses orthologues (Pseudomonas spp.).
(b) étude du mécanisme catalytique de ces enzymes, identification et cartographie des domaines catalytiques par approches de mutagenèse dirigée et d'ingénierie des protéines.
(c) synthèse chimique et/ou enzymatique de lipides I et II de structures variables reflétant la diversité de la structure du peptidoglycane au sein du monde bactérien et analyse de la spécificité de substrat de ces colicines.
(d) analyse des modes d'action des différentes colicines et précision de leur spectre d'action antibactérien.
(e) étude des mécanismes d'importation de ces colicines à travers la membrane externe jusqu'à leur cible à la surface de la membrane interne chez les espèces à Gram négatif et analyse du mécanisme d'immunité assurant la protection de la bactérie productrice.
(f) ciblage d'autres systèmes membranaires de réception et d'importation permettant l'internalisation et l'activité de variants de colicine M chez E. coli et P. aeruginosa.
(g) optimisation des conditions favorisant l'accessibilité des variants de colicine M à leur cible membranaire chez les espèces à Gram positif.//Ce projet pluridisciplinaire ambitieux vise à l'exploitation du mécanisme d'action de la colicine M pour une lutte antibactérienne à large spectre. La connaissance du mode d'action et de la spécificité de substrat de cette toxine, de sa structure et de son domaine catalytique, de ses spectres d'expression et d'action au sein du monde bactérien, des facteurs contribuant à son accessibilité à sa cible et des perturbations physiologiques alors induites, et enfin des mécanismes d'immunité des souches productrices, seront autant de points abordés et de résultats attendus de ce projet. Ces données, apportant une importante contribution à la connaissance fondamentale de la physiologie bactérienne, ouvriront la voie à une exploitation potentielle de cette toxine antibactérienne et de son mode d'action original comme moyen de lutte contre les souches pathogènes multi-résistantes responsables en particulier d'infections nosocomiales ou d'infections chez les patients atteints de mucoviscidose.