Dynamiques des machineries protéiques membranaires impliquées dans l'aquisition du fer chez les bactéries Gram-négatives – MemProtDynamic

Ce projet fait partie du réseau « Dynamics of Bacterial Membrane Proteins » regroupant cinq laboratoires allemand de l'université Albert-Ludwig-Universität de Fribourg, une équipe de l'université de Heidelberg, Ruprecht-Karls-Universität-Heidelberg, un groupe suisse du Biozentrum (Bâle) et notre équipe (Université Louis Pasteur-CNRS). La dynamique des protéines membranaires bactériennes est le centre d'intérêt de tous ces groupes. En effet, plusieurs projets de ce réseau s'intéressent au transport de protéines au travers des membranes, ou aux complexes membranaires impliqués dans les processus de transport au travers des membranes bactériennes. Mon équipe est spécialisée dans le transport membranaire de métaux. Les mécanismes d'insertion des protéines dans les membranes et l'assemblage de complexes protéiques dans les membranes sont encore un autre point de ralliement des équipes de ce réseau. Tous les groupes utilisent des approches de biologie cellulaire, de biochimie et de biophysique. Ce réseau a été évalué très positivement en novembre dernier par la DFG allemande (Deutsche Forschungsgemeinschaft) et les groupes allemands et suisses seront financés par cet organisme. Des raisons administratives ne permettent pas à la DFG de financer une équipe de recherche française, malgré notre évaluation positive par cet organisme. Pour permettre à notre équipe de participer à ce réseau et de réaliser notre projet de recherche, nous devons trouver un financement français. Au sein de ce consortium, mon groupe se focalisera sur l'étude du transport membranaire du fer chez les bactéries à Gram négatif et plus particulièrement chez Pseudomonas aeruginosa, un pathogène opportuniste humain. Le fer est un élément essentiel à la vie de tout organisme vivant. Malgré son abondance dans la croûte terrestre, le fer est très peu biodisponible en raison de sa faible solubilité à pH physiologique. Pour contourner ce problème d'accessibilité du fer, les microorganismes synthétisent et sécrètent des sidérophores -molécules de faible poids moléculaire ayant une très forte affinité pour le fer ferrique. Chez les bactéries à Gram négatif ce transport de siderophores chargés en fer implique toujours un transporteur spécifique au niveau de la membrane externe et un transporteur ABC pour le passage à travers la membrane interne. L'énergie nécessaire au passage de la membrane cytoplasmique est fournie par l'hydrolyse d'ATP. La force proton motrice de la membrane interne ou en d'autre terme, le gradient de proton au niveau de cette membrane, est la source d'énergie pour le passage au niveau de la membrane externe. Cette énergie est transmise de la membrane interne à la membrane externe par un complexe protéique composé de trois protéines, TonB, ExbB et ExbD avec la stoechiométrie de 7 protéines ExbB et 2 protéines ExbD pour une molécule de TonB. Durant le transport du fer, des protéines de la membrane externe, de la membrane cytoplasmique et du périplasme interagissent et forment une machinerie de transport traversant toute la paroi bactérienne (les deux membranes bactériennes et le périplasme). À ce jour, nous avons essentiellement étudié individuellement les protéines impliquées dans le transport du fer chez P. aeruginosa et accumulé des données concernant leur structure et leurs fonctions biologiques. Dans ce projet, nous allons utiliser une nouvelle approche basée sur des techniques de fluorescence et de microscopie de fluorescence, afin d'étudier les machineries de transport du fer dans leur globalité. Nous allons nous intéresser plus particulièrement à leur localisation le long de la paroi bactérienne, à leur dynamique ainsi qu'aux interactions moléculaires entre les protéines composant ces machineries. D'après la littérature, certaines fonctions biologiques dans les bactéries se feraient en des sites spécifiques le long de la paroi bactérienne. Dans ce projet, nous allons vérifier par microscopie de fluorescence que ce type d'organisation existe pour le