Developpement d’un système de tubulation de membrane in vitro pour tester l’activité des protéine effectrices de Salmonella. Analyse par microcopie à fluorescence et force atomique – SalmoTubes

La salmonellose est l'une des infections d’origine alimentaire les plus courantes. Depuis le début des années 1990, les problèmes liés à Salmonella ont considérablement augmenté et des souches de Salmonella multi-résistantes aux antibiotiques, y compris aux agents de premier choix, apparaissent régulièrement. Ces souches risquent à l’avenir de poser de graves problèmes de santé publique. Partant de ce constat, d’importants efforts de recherche ont été fait ces des dernières années afin de mieux comprendre les mécanismes de la pathogenèse de cette bactérie et ses interactions avec les cellules de l’hôte avec dans l’idée que cette connaissance devrait faciliter la mise au point d’anti-microbiens innovants.?La pathogénicité de Salmonella repose sur sa capacité à se répliquer dans les cellules hôtes eucaryotes. La bactérie y réside dans un compartiment membranaire, la vacuole. Cette dernière est façonnée par l'activité de protéines bactériennes, les effecteurs, que Salmonella injecte dans la cellule hôte. En ciblant certaines protéines de l'hôte ou grâce à leur propre activité enzymatique, ces effecteurs modifient profondément la biologie de la cellule hôte et garantissent le succès de l’infection. Une caractéristique des cellules infectées par Salmonella est la présence de tubules qui émergent des vacuoles et s’étirent vers la périphérie de la cellule. La formation de ces tubules est le résultat de l’action combinée des différents effecteurs. Bien que le rôle de ces tubules reste mal compris, leur présence est clairement associée à la virulence. Les souches de Salmonella incapables de former des tubules ou produisant des tubules tronqués ou incomplets présentent toujours une virulence atténuée. Il est donc important de comprendre comment ces tubules se forment, quels sont leurs rôles et comment les effecteurs sont capables d'induire leur formation.?
Le but de ce projet de recherche est de développer un système minimal in vitro qui reconstitue la formation des tubules. Il utilise des vésicules uni-lamellaires géantes décorées d’effecteurs recombinant purifiés ou secrétés en tant que biomimétique des vacuoles bactériennes et la microscopie à fluorescence et à force atomique pour analyser les déformations de la membrane et l'organisation moléculaire conduisant à formation de tubules.
Ce projet: 1- implique deux équipes qui ont des expertises complémentaires en microbiologie cellulaire et microscopie à force atomique; 2- Prévoit le développement de deux modèles de formation de tubules à l'aide de vésicules unilamellaires géantes enrobées de protéines effectrices recombinantes ou sécrétées naturellement; 3- Utilisera la microscopie à force atomique à haute vitesse pour analyser, avec des résolutions nanomètrique et temporelle inférieure à la seconde, l'organisation de la membrane et la structure et la fonction des protéines effectrices. 4- développera une analyse biochimique et fonctionnelle des effecteurs qui affectent la formation des tubules.
Considérant la grande complexité des membranes biologiques et de leur environnement, ce système biomimétique présente des avantages considérables. Il permettra en particulier d’analyser le rôle et la contribution des effecteurs spécifiques dans un environnement contrôlé. Collectivement, les résultats de ce projet contribueront à documenter les mécanismes moléculaires par lesquels certains effecteurs de Salmonella modifient les propriétés fondamentales des membranes biologiques, leurs organisations moléculaires, leurs formes, et la dynamique de leurs échanges avec compartiments de la cellule hôte.