Nouvelles voies métaboliques essentielles pour la biosynthèse de la paroi des champignons – REMODELE

Une des caractéristiques majeures de la cellule fongique est d?être entourée d?une paroi. Pendant très longtemps cette paroi a été considérée comme un squelette inerte. On sait aujourd?hui qu?il s?agit d?une structure extrêmement dynamique qui conditionne la croissance polarisée fongique. En outre, cette paroi cellulaire joue un rôle à la fois protecteur et agressif dans la vie des champignons : un rôle protecteur, car elle constitue la première barrière en contact avec l?environnement - le plus souvent hostile ? rencontré par le champignon. La disparition de cette barrière entraîne la mort du champignon en l?absence de protection osmotique ; un rôle agressif, puisque tous les échanges entre la cellule du champignon et son environnement nécessitent une paroi cellulaire perméable. Chez les champignons pathogènes de l?homme et des plantes, la paroi cellulaire est en permanence en contact avec l?hôte et agit à la fois comme un filtre et un réservoir pour les enzymes ou les toxines jouant un rôle actif durant l?infection. Elle permet aussi au champignon de pénétrer tout substrat solide qu?il doit coloniser afin de croitre ou même de survivre. Les polysaccharides qui constituent le squelette central de la paroi cellulaire sont la chitine et les ?1,3-glucanes. Ils sont communs à toutes les espèces fongiques et sont synthétisés séparément sous forme de chaines linéaires par les polysaccharide-synthases de la membrane plasmique et dirigés dans l?espace pariétal. Ils sont ensuite modifiés structuralement dans la paroi cellulaire. Les modifications majeures concernent le branchement des ?1,3-glucanes et la formation de liaisons covalentes entre chitine et glucane. Cette réorganisation au niveau des polysaccharides confère sa rigidité à la paroi et rend la cellule fongique résistante à des variations de pression osmotique. Bien que la rigidification de la structure pariétale soit un événement essential en biologie fongique, la nature des enzymes et des régulateurs responsables du branchement des glucanes et de l?établissement des liaisons avec les autres polysaccharides de la paroi demeurent à ce jour inconnue. Leur identification sera l?objectif principal de nos recherches. Nous avons récemment mis au point une nouvelle méthode d?analyse de la paroi qui permet de quantifier les différents points de branchement entre les polysaccharides constitutifs de la paroi et aussi de produire in vitro des glucanes branchés et liés à la chitine. Ces données préliminaires sont à la base de notre demande de bourse. Pour la première fois dans le monde, nous détenons une méthodologie qui permet (1) une analyse biochimique et génétique des activités biosynthétiques responsables du branchement des ?1,3-glucanes et de leur liaisons avec la chitine et (2) une bonne compréhension de la rigidification de la paroi cellulaire. Les tâches principales du projet sont les suivantes : 1. La caractérisation structurale et la quantification de tous les oligosaccharides branchés et modifiés de la paroi de souches sauvages de levure et de mutants de transglycosidases potentielles identifiés par une analyse génomique comparative ; 2. La caractérisation biochimique des transglycosidases modifiant les ?1,3-glucanes de la levure ; 3. L?identification de ces transglycosidases à l?aide de stratégies biochimiques ou à partir des mutants sélectionnés in silico. L?espèce fongique utilisée est Saccharomyces cerevisiae. Pour atteindre ces objectifs, nous avons réuni 2 laboratoires avec des compétences complémentaires. Le partenaire coordinateur est l?Unité des Aspergillus à l?Institut Pasteur à Paris dirigée par JP Latgé, qui a une grande expertise dans l?étude des enzymes et de la structure de la paroi fongique, ainsi que dans le domaine de la biologie moléculaire d?Aspergillus. Le 2e partenaire est l?unité mixte Pasteur/CNRS de M. Delepierre intitulée Résonance Magnétique nucléaire des Biomolécules. Cette unité de recherche a démontré que la RMN est un outil unique et très performant pour l?identification des structures d?oligosaccharides complexes. Ce consortium bénéficiera de l?aide (sous contractant) de l?Unité Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques du CNRS à Marseille dirigée par B.Henrissat. L?expertise de ce collaborateur sera précieuse pour l?analyse bioinformatique des protéines capables d?interagir avec des sucres. La recherche d?enzymes capables de modifier les ? 1,3-glucanes in situ dans la paroi fongique est le Graal de tous les scientifiques étudiant la synthèse de la paroi cellulaire. Notre consortium est le seul au monde qui aborde aujourd?hui cette problématique en associant des méthodologies biochimiques et génétiques. Il s?agit là d?une expertise unique qui constitue un atout majeur pour cette demande. Les 2 unités du consortium collaborent déjà depuis de nombreuses années ont déjà publié ensemble.