– PeptidoNMR

Composant majeur de la paroi cellulaire bactérienne, le peptidoglycane est la cible principale de nombreux traitements antibiotiques. Il contient également les motifs de reconnaissance d'invasion microbienne par des systèmes de l'immunité innée. Ces deux constations justifient à elles seules l'intérêt que la recherche fondamentale porte actuellement à la connaissance structurale et fonctionnelle de ce gigantesque (3 × 106 kDa) polymère. Le but ultime de telles études est une meilleure compréhension des interactions hôte-pathogène et le développement de stratégies thérapeutiques efficaces. A ce jour, la structure chimique du peptidoglycane et sa variabilité inter-espèces sont bien connues. Par contre, l'organisation tridimensionnelle macroscopique de ce polymère n'est toujours pas élucidée. Elle reste cependant un point clé pour appréhender et comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans les interactions avec les protéines partenaires. Il convient donc de disposer d'une technique capable de résoudre la structure du peptidoglycane, seul et si possible en interaction avec d'autres biomolécules. Les résultats préliminaires obtenus établissent la RMN du solide, couplée à des techniques de marquage isotopique efficaces de la paroi bactérienne, comme une technique de choix pour atteindre cet objectif. En effet, les spectres enregistrés sur des échantillons intacts de parois isolées, ou même de bactéries entières, montrent qu'il est possible d'obtenir des informations à l'échelle atomique sur le peptidoglycane. Face à ces nouvelles perspectives, nous nous proposons dans une première étape de développer une stratégie permettant l'analyse structurale et dynamique du peptidoglycane de E. coli. Une fois élaborée, cette stratégie sera alors appliquée à des peptidoglycanes issus de sources bactériennes variées afin de comprendre les relations entre modifications chimiques et caractéristiques physico-chimiques et mécaniques de la paroi bactérienne (épaisseur, réticulation, résistance aux antibiotiques…). Dans une seconde étape, l'interaction du peptidoglycane avec des protéines modèles, impliquées dans la reconnaissance et la morphogenèse de ce polymère, sera étudiée par RMN du liquide et par RMN du solide. La complémentarité de ces deux méthodes permettra de différencier les processus spécifiques à la reconnaissance de fonctions chimiques présentes dans des fragments isolés des processus de reconnaissance macroscopiques liés à l'étendue du réseau polymérique. Dans le but d'obtenir une vision plus physiologique, et plus intégrée à l'échelle cellulaire, des interactions moléculaires dégagées par cette approche, des études similaires seront menées sur des échantillons bactériens intacts. Cette dernière partie permettra d'aborder, outre des points précis de la compréhension de la morphogenèse et du développement de la paroi bactérienne au cours du cycle cellulaire, des problématiques biologiques aussi vastes que les mécanismes de résistance et de virulence bactériens ou les déterminants moléculaires d'une interaction hôte-pathogènes.