– ShapingBacteria

Au cours de la dernière décennie, l'application des techniques de microscopie de fluorescence aux bactéries a révolutionné notre vision de leur architecture cellulaire. Des progrès récents ont clairement montré que les cellules procaryotes, à l'image des cellules eucaryotes, possèdent une organisation subcellulaire fortement structurée et hautement dynamique, où les protéines sont adressées avec précision spatiale et temporelle. En outre, il a été démontré que les bactéries possèdent des lointains mais véritables homologues des trois principales protéines du cytosquelette eucaryote: l'actine (MreB), la tubuline (FtsZ) et les filaments intermédiaires (CreS). A l'image de l'actine eucaryote, in vitro les protéines de la famille MreB polymérisent et forme des filaments semblables à ceux de la F-actine ('filamentous actin'). In vivo, elles s'assemblent en structures filamenteuses hélicoïdales hautement dynamique qui entourent le cytoplasme, juste au dessous de la membrane cellulaire. Le cytosquelette formé par MreB est essentiel à la viabilité et à la morphogenèse (détermination et entretien de la forme des cellules) des bactéries non-sphériques. Il est aussi impliqué dans la de ségrégation de l'ADN, la polarité cellulaire et probablement bien d'autres processus dans la cellule. Cependant, le détail des mécanismes et des protéines possiblement associées au cytosquelette de MreB et nécessaires à son fonctionnement demeurent presque complètement inconnus. La vue actuelle est que le cytosquelette d'actine servirait comme «rail» pour guider le mouvement des protéines et des complexes moléculaires vers leurs sites d'action. En particulier, il permettraient de contrôler la forme des cellules en organisant le mouvement et l'assemblage des macromolécules nécessaires à la synthèse et à la dégradation de la paroi cellulaire lors de l'élongation. La paroi cellulaire est le principal déterminant de la forme des bactéries et la cible de nombreux antibiotiques. Les deux types de parois bactériennes (Gram+ et Gram-) ont, indépendamment de leur forme, une structure primaire commune: le polymère réticulé de peptidoglycane (PG). La paroi des bactéries à Gram+ contient en outre des polymères anioniques, en particulier des acides teichoïques (TA), qui comme le PG, jouent un rôle clé dans le maintien de la forme et de l'intégrité de la bactérie. Autant la composition chimique de la paroi bactérienne et l'ensemble des voies de biosynthèses des précurseurs du PG et des TA sont connus, autant l'ensemble des enzymes et des facteurs cellulaires permettant la synthèse et la maintenance de la paroi restent inconnus. La croissance de la paroi cellulaire est un processus hautement complexe, car elle exige l'insertion de nouveaux éléments au cours de l'élongation et la création d'une paroi transversale (septum) lors de la division cellulaire, sans jamais compromettre l'intégrité de la paroi. D'autres processus biologiques, comme la formation de pili et de flagelles, ou encore la sécrétion de protéines où la récupération d'ADN lors de la compétence nécessitent des modifications de la paroi. Ces différentes facettes du métabolisme de la paroi exigent l'action coordonnée d'un vaste groupe d'enzymes capables de synthétiser et de remanier les polymères composant la paroi de façon continue pendant la croissance cellulaire. Malgré l'importance du rôle de ces enzymes, pratiquement rien n'est connu sur la façon dont leurs activités sont spatialement et temporellement régulées afin de parvenir à l'élongation contrôlée de la paroi cellulaire. L'objectif de ce projet est de déterminer le(s) rôle(s) du cytosquelette d'actine (MreB) bactérienne et les facteurs contrôlant la morphogenèse bactérienne à travers une combinaison d'approches génétiques, génomiques, microscopiques, biochimiques, physicochimies, transcriptomiques et de modélisation mathématique. L'accent est clairement mis sur une approche interdisciplinaire permettant d'aborder ce problème biologique complexe. Cett