Exploration du chaperome des bactéries environnementales : découverte de nouveaux chaperons – ChaperomEnvBact

Présents chez tous les organismes vivants, les chaperons sont impliqués dans la plupart des étapes au cours du processus de repliement des protéines. En particulier, ils permettent la protection, le repliement, l’activation, la désagrégation, la dégradation, l’adressage et la sécrétion des autres protéines de la cellule. Les chaperons deviennent souvent indispensables en conditions de stress. En effet, ces conditions sont connues pour affecter fortement le repliement correct des protéines. Cependant, très peu d’études sur les protéines chaperons ont été menées à partir d’organismes qui évoluent principalement dans des conditions environnementales hostiles. Pour cette raison, j’ai décidé de mener mes recherches sur les chaperons d’une bactérie environnementale ubiquitaire modèle, Shewanella oneidensis. Cette bactérie aquatique et sédimentaire vit dans un environnement qui varie en permanence. Elle est donc capable de s’adapter à une multitude de stress qui sont connus pour altérer le bon repliement des protéines. Cela implique que S. oneidensis possède un arsenal puissant de chaperons, faisant de cette bactérie un excellent organisme modèle pour étudier les chaperons. Le projet ChaperomEnvBact est divisé en deux parties principales.

Dans une première partie, les recherches seront axées sur l’étude du chaperon Hsp90. Cette protéine très conservée des bactéries à l’homme est présente dans la plupart des organismes vivants. Chez les eucaryotes, Hsp90 est essentielle et de nombreuses protéines substrats (ou protéines clientes) ainsi que des cochaperons ont été identifiés. Parmi les clients d’Hsp90, on retrouve des kinases, des récepteurs d’hormone et des oncoprotéines. Par contre, bien qu’elle soit l’une des protéines les plus abondantes, Hsp90 n’est pas essentielle chez la bactérie modèle Escherichia coli. De plus, malgré de nombreuses études, le rôle de Hsp90 chez les bactéries reste mystérieux, et seulement très peu de protéines clientes et aucun cochaperon de Hsp90 bactérien ont été identifiés. Cependant, en utilisant S. oneidensis comme modèle bactérien, nous avons trouvé récemment que Hsp90 est essentielle en conditions de stress. Par conséquent, ce résultat ouvre tout un nouveau pan de recherche afin d’élucider le rôle physiologique de Hsp90 chez les bactéries, d’identifier ses protéines clientes et de comprendre son mécanisme d’action.

La seconde partie de mon projet représente une étude qui s’inscrit sur du long terme en utilisant également S. oneidensis comme modèle bactérien. Le but de cette étude est d’obtenir une vision globale du « chaperome » de S. oneidensis. Pour cela, je chercherai à identifier de nouveaux chaperons. Ces chaperons seront étudiés à plusieurs niveaux : régulation, rôle, protéines clientes et mécanisme d’action. De plus, ces nouveaux chaperons seront intégrés dans des réseaux de chaperons pour avoir une image globale des collaborations qui existent entre les différents chaperons de S. oneidensis. Pour cela, plusieurs approches seront utilisées, comme par exemple des biosenseurs du repliement, des techniques de génétique, de biochimie, de bioinformatique et de biophysique. Il est essentiel de mieux comprendre le mécanisme d’action des protéines chaperons et d’en découvrir de nouvelles non seulement pour des raisons fondamentales mais aussi parce que de nombreuses maladies chez l’homme sont liées à des problèmes de repliement des protéines (maladie d’Alzheimer et de Parkinson, mucoviscidose, diabète de type 2, cancers, etc.). De plus, les protéines chaperons présentent également un fort intérêt pour de nombreuses applications biotechnologiques.

En conclusion, mon étude conduira sans aucun doute à de nombreuses avancées dans le domaine des protéines chaperons et permettra de mieux comprendre comment l’homéostasie des protéines est régulée dans les cellules qui doivent faire face aux stress environnementaux.