Bases structurales et moléculaires de l’exploitation de l’integrin a5ß1 par le système de sécrétion de type IV d’Helicobacter pylori – Sintesys

Les bactéries pathogènes ont développé des stratégies spécifiques pour coloniser les organes, contre-attaquer et subvertir les défenses immunitaires de leurs hôtes. Les systèmes de sécrétion de type IV (T4SS) sont des machines moléculaires produites par de nombreuses bactéries pathogènes dont Helicobacter pylori, Legionella pneumophila, Brucella suis, Bordetella pertusis or Bartonella henselae. Les T4SSs sont formés d’environ douze protéines qui s’assemblent en un appareillage moléculaire inséré dans les deux membranes bactériennes. Il est prolongé à l’extérieur par un pilus utilisé pour adhérer à la cellule hôte et/ou transporter des effecteurs.
H. pylori est une bactérie à Gram-négatif qui colonise l’estomac de plus de la moitié de la population mondiale. Il est estimé qu’environ 20% des individus infectés durant leur enfance développeront un ulcère peptique et 2-3% développeront une néoplasie gastrique. Pour ces raisons, H. pylori a été définie comme carcinogène de classe 1 par l’organisation mondiale de la santé (OMS). Les souches associées aux maladies les plus sévères contiennent le gène associé à la cytoxine cagA. CagA est une protéique unique codée par un gène localisé dans l’îlot de pathogénicité cag (CagPAI). Ce cagPAI code pour 28 protéines qui, une fois assemblées, forment un T4SS (cagT4SS), nécessaire pour délivrer CagA dans la cellule hôte. Après injection, CagA est phosphorylée par les kinases Src de l’hôte et détourne les voies de signalisation cellulaires. Ceci conduit à des changements morphologiques des cellules, leurs proliférations incontrôlées et provoque l’apparition de tumeurs. CagA est donc le déterminant majeur du développement des cancers durant l’infection à H. pylori et est à ce titre, considéré comme le paradigme de la cancérogénèse bactérienne. Les mécanismes d’injection de CagA par le cagT4SS sont encore mal compris mais il est reconnu que les protéines du pilus et CagA utilisent l’intégrine a5ß1 comme récepteur cellulaire avant l’injection de la toxine. L’intégrine a5ß1 est parmi les membres les plus représentés de la famille des intégrines et est un récepteur commun à de nombreux pathogènes.
L’objectif du programme de recherche proposé est d’élucider les bases moléculaires et structurales de l’utilisation de l’intégrine a5ß1 par le T4SS d’H. pylori. Notre initiative repose sur des résultats récents de nos groupes de recherche et souhaite combiner des études structurales, biochimiques et de biologie cellulaire. Le projet est basé sur un travail collaboratif existant entre trois partenaires qui a d’ores et déjà permis :1) d’établir des protocoles de purification des différentes protéines et des études d’interactions, 2) de déterminer la structure cristalline de CagA et l’identification de son domaine d’interaction avec a5ß1 et 3) la mise en place d’essais in vivo efficace pour évaluer l’effet des interactions étudiées.
Notre objectif à court terme est i) de comprendre les détails moléculaires et structuraux des interactions entre composants du pilus, ii) leurs interactions avec a5ß1 et iii) de déterminer la séquence de ces interactions qui conduisent à l’injection de CagA. Nos groupes ont une histoire commune de collaborations fructueuses et nos expertises sont complémentaires, ce qui garantira une vision complète et intégrée de l’exploitation de l’intégrine a5ß1 par H. pylori. Bien qu’a5ß1 soit un récepteur commun à de nombreux pathogènes, il n’existe pas d’information structurale disponible sur les détails de ces interactions. Le nombre grandissant de pathogènes utilisant les intégrines durant l’infection suggère que notre programme aura un impact important sur l’étude d’un grand nombre de ces pathogènes. Les objectifs à long terme sont de mieux comprendre les mécanismes moléculaires des infections bactériennes et de fournir de nouvelles stratégies thérapeutiques pour combattre ces infections.