La capture de molécules végétales, un nouveau rôle pour les transporteurs TonB-dépendants: étude globale chez la bactérie phytopathogène modèle Xanthomonas campestris pv campestris – TBDTOMIC

La membrane externe des bactéries Gram négatives constitue la première barrière en contact avec l'environnement. Les protéines intégrales de cette membrane (Outer Membrane Proteins) assurent le passage des nutriments et des signaux. Parmi ces protéines, les transporteurs TonB-dépendants (TBDT) occupent une place particulière. En effet, ils assurent le transport actif de leurs substrats en utilisant la force proto-motrice grâce à l'interaction avec le complexe énergisant TonB-ExbBD de la membrane interne. Longtemps, la fonction des TBDT a été principalement associée au transport des complexes fer/sidérophores et de la vitamine B12. Récemment, une analyse des génomes de 226 bactéries a révélé une sur-représentation des TBDT pour une petite proportion d'entre elles. Ces bactéries appartiennent à différents groupes phylogénétiques mais ont en commun la capacité d'exploiter une grande variété de carbohydrates complexes issus de plantes ou de crustacés. Parmi ces bactéries, on retrouve la bactérie symbiotique du colon humain Bacteroides thetaiotaomicron, la bactérie oligotrophe modèle Caulobacter crescentus (Cc) et la bactérie phytopathogène Xanthomonas campestris pv campestris (Xcc), l'agent responsable de la pourriture noire des crucifères. Cette maladie affecte les vaisseaux du xylème de différentes Brassicaceae, dont la plante modèle Arabidopsis thaliana. Des études récentes menées sur Xcc et Cc ont révélé un rôle nouveau pour les TBDT en montrant qu'ils sont impliqués dans la capture de carbohydrates de plantes. Dans ces deux cas, le TBDT appartient à un locus permettant l'entrée et le métabolisme du composé. Ces loci ou systèmes, appelés CUT, contiennent, en plus du TBDT, des gènes codant pour des transporteurs de la membrane interne, des régulateurs et des enzymes de dégradation. Chez Xcc, la fonctionnalité d'un tel locus impliqué dans l'utilisation du saccharose a été établie. Il a également été montré que ce locus et son TBDT (SuxA) sont requis pour la virulence sur plante hôte. L'analyse du contexte génétique combinée à des études fonctionnelles ont révélé chez Xcc l'existence de 4 autres systèmes potentiellement impliqués dans l'utilisation de l'amidon, du xylane, de la pectine et des N-glycanes dérivés des protéines N-glycosylées. Cependant, le rôle de la majorité des TBDT de Xcc (52/72) reste encore à élucider. Des tests du pouvoir pathogène ont montré que 17 TBDT de Xcc contrôlent l'agressivité, mais de façon non reproductible. Ceci suggère soit que l'implication de ces TBDT n'est pas cruciale, soit que la redondance fonctionnelle masque leur contribution. Le premier objectif de ce projet est de poursuivre l'étude fonctionnelle des systèmes CUT impliqués dans l'utilisation du xylane, de la pectine et des N-glycanes. Ce travail combinera des approches de génétique classique et de transcriptomique pour suivre l'expression des gènes de Xcc dans des mutants régulateurs ou en présence de composés spécifiques. Cette étude conduira à la caractérisation des substrats des TBDT, des voies métaboliques et des réseaux de régulation délimités par ces 3 systèmes. Ce travail sera complété par des expériences de compétition in planta en co-inoculant la souche sauvage et des mutants dans les TBDT. Le second objectif de ce projet est d'identifier la fonction des autres TBDT de Xcc. Dans ce but, nous proposons de suivre par protéomique, le profil d'expression des TBDT de Xcc en présence d'extraits de parois ou de sève de xylème. Ce travail sera complété par l'analyse transcriptomique des gènes de Xcc en présence de ces extraits. Enfin, le troisième volet de ce projet consiste à étudier les relations structure-fonction des TBDT impliqués dans le transport de carbohydrates en comparaison avec les TBDT impliqués dans le transport de fer. En effet, les TBDT de Xcc induits en présence de carbohydrates sont plus grands que les TBDT impliqués dans le transport du fer, suggérant l'existence de spécificités. Nous allons donc déterminer dans un pr