Bases moléculaires du transport des acides mycoliques par MmpL3, une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement de la tuberculose – MyTraM

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) l'agent étiologique de la tuberculose (TB) est l'un des pathogènes humain les plus mortels. En dépit des traitements efficaces existants, Mtb a été responsable de la mort de 1,4 million de personnes et de 10 millions de nouvelles infections en 2015 selon l’OMS. Cette infection bien que plus répandue dans les pays en voie de développement, concerne également les pays industrialisés puisque environ cinq milles nouveaux cas sont signalés chaque année en France. Cette épidémie est difficile a enrayée car les traitements qui s’étendent sur plusieurs mois sont difficiles à mettre en place dans les pays les plus pauvres. La co-infection par le VIH et l'émergence de souches résistantes sont également des freins majeurs à l’éradication de cette maladie. Malgré ce contexte seules quelques nouvelles molécules ont été découvertes et mises sur le marché au cours de ces cinquante dernières années. L'identification de nouvelles molécules efficaces ciblant les mycobactéries est urgente mais reste une tâche extrêmement difficile. La plupart des mycobactéries sont en effet naturellement résistantes aux antibiotiques en raison de la présence d'une paroi atypique et hautement hydrophobe qui est imperméable à la plupart des molécules. Les acides mycoliques (AM) sont des lipides très longs et des composants essentiels de la mycomembrane et contribuent à la haute hydrophobicité de la paroi mycobactérienne.
Les AM sont synthétisés dans le cytoplasme et sont transportés dans le périplasme bactérien par un transporteur spécifique, MmpL3, qui appartient à la superfamille des pompes à efflux. Le mécanisme de transport des AM médié par MmpL3 reste mal connu notamment en raison de l'absence de test biochimique permettant d’évaluer son activité in vitro mais aussi dû l’absence de structure tridimensionnelle de MmpL3. Toutefois, la fonction essentielle de MmpL3 pour la croissance mycobactérienne en fait une cible thérapeutique extrêmement attrayante.
La récente stratégie de criblage de drogues anti-mycobactériennes sur des bacilles entiers a conduit à l'identification par plusieurs laboratoires, y compris le nôtre, de diverses molécules ayant des structures chimiques différentes. Ces molécules possèdent une forte activité bactéricide sur les souches de Mtb mais aussi sur les mycobactéries non-tuberculeuses. Leur mode d'action étant basé sur l'inhibition du transport des AM, MmpL3 a été proposée comme la cible principale des ces inhibiteurs puisque des mutations du gène codant MmpL3 ont été trouvées dans des souches spontanément résistantes à ces composés. Une de ces entités chimiques, SQ109 a déjà passé avec succès plusieurs phases d’essai clinique. Par ailleurs, et de façon très intéressante les inhibiteurs de MmpL3 possèdent un effet synergique avec les drogues anti-tuberculeuses existantes.
En dépit des promesses de ces composés, les données démontrant la véritable cible moléculaire et le mécanisme d'action de ces inhibiteurs sont manquantes. Il est donc évident que des connaissances fondamentales biochimiques et structurales sur MmpL3 pourraient aider à mieux comprendre le mécanisme de transport des AM et par conséquent le mode d'action des inhibiteurs récemment identifiés.
Les objectives de ce projet de recherche innovant seront de: 1) purifier la protéine MmpL3, 2) combiner des approches de biologie structurale hybride, notamment la cristallographie aux rayons-X et la microscopie électronique, pour déterminer la structure tridimensionnelle de MmpL3, 3) mettre en place un test biochimique pour comprendre le transport des MA et évaluer le mode d’action des inhibiteurs de MmpL3, 4) déterminer les affinités des substrats et des inhibiteurs de MmpL3.