Guerre bactérienne: Architecture et Fonction du Système de Sécrétion de Type VI – B-War

Les bactéries ne vivent pas isolées. Elles sont confrontées à de nombreuses autres espèces et doivent donc collaborer ou les combattre pour se nourrir ou pour coloniser plus efficacement leur niche écologique. Il est connu depuis longtemps que les bactéries pathogènes peuvent affecter plantes, animaux et humains; les toxines et les complexes dédiés à leur sécrétion ont été identifiés au cours des dernières décennies. Cependant, l’importance de la compétition entre les bactéries lors d’une infection a été largement sous-estimée: en éliminant d’autres microorganismes, les bactéries ont un accès privilégié à une niche où elles peuvent se développer. Nous utilisons comme modèle la bactérie à Gram négatif “Escherichia coli entéroagrégatif”, une bactérie pathogène de l'appareil digestif de l’homme. Ce pathotype est proche de celui responsable de l'épidémie allemande en 2011 (la “maladie du concombre”). Nous avons récemment montré que cette bactérie est capable de tuer d'autres bactéries du genre Escherichia ou proche. Cette capacité à cibler et tuer les cellules proie s’appuie sur un système macromoléculaire produit dans la cellule du prédateur, le système de sécrétion de type VI (T6SS).?Le T6SS est un complexe protéique très répandu chez les Protéobacteries à Gram négatif. De par son rôle dans le contrôle des communautés et des populations bactériennes, l’étude du T6SS a suscité beaucoup d'intérêt et est devenu un domaine très actif de recherche en microbiologie. Au niveau moléculaire, le T6SS est un complexe protéique ancré dans l'enveloppe bactérienne. Il agit comme une micro-seringue pour injecter des toxines dans les cellules cibles, qu’elles soient bactériennes ou eucaryotes. Des études microscopiques, biochimiques et structurales suggèrent que les 13 composants essentiels pour l’assemblage du T6SS forment deux sous-complexes: une structure tubulaire cytoplasmique et un complexe membranaire.?La structure tubulaire est structurellement et fonctionnellement similaire à la queue contractile de phages, tels que le T4. La protéine Hcp assemble des anneaux qui s'empilent pour former un tube creux, analogue à celui de la queue des phages et qui peut contenir les toxines. Ce tube se termine par la protéine VgrG, qui ressemble au dispositif du phage T4 pour perforer la cellule hôte. Les protéines TssB et TssC s'assemblent en structures ressemblant à la gaine contractile de la queue du phage T4. En utilisant la microscopie de fluorescence, nous et d'autres avons montré qu’une protéine de fusion TssB-GFP assemble des structures tubulaires capables d'osciller entre des conformations étendues et contractées in vivo. Plus récemment, nous avons montré que la contraction de cette gaine est corrélée à la lyse de la proie. Sur la base de ces données, il a été proposé que la contraction de ce fourreau propulse le tube interne vers la cellule cible, permettant ainsi de libérer les toxines à l’intérieur de celle-ci. Cette structure tubulaires est ancrée dans l’enveloppe bactérienne par un complexe membranaire. En utilisant une combinaison de génétique, de biochimie et des approches structurales, le partenaire 2 a isolé un complexe de membrane composé de quatre protéines : TssJ, -L, -M et TagL. Des études supplémentaires ont permis de définir la localisation et la topologie de ces protéines et le réseau d’interactions qui se nouent entre elles. Le Partenaire 1 a résolu les structures des domaines solubles de plusieurs de ces composants. L’ensemble de ces données a soulevé de nouvelles questions: quelle est la structure du complexe membranaire? Comment ce complexe est dynamiquement assemblé ? Comment la cellule des prédateurs détecte la proie et, comment assemble-t-telle le T6SS au site de contact? Appuyée sur la solide expérience des équipes de ce projet dans l'étude du T6SS, ainsi que sur les outils développés au cours des études précédentes, le projet se propose de répondre à ces questions clefs.