Mécanismes moléculaires phospho-dépendants de l’assemblage et de la régulation du divisome bactérien – PhoCellDiv

La division cellulaire des bactéries est un processus fortement régulé, coordonné par un complexe multi-protéique appelé le divisome. L'assemblage du divisome est initié par FtsZ, l'homologue bactérien de la tubuline, qui polymérise pour former un anneau (Z-ring) au site de division. Ensuite, un grand nombre de protéines viennent interagir de façon coordonnée avec cet anneau afin de mettre en place la machinerie fonctionnelle. Les mécanismes moléculaires de l'assemblage et la régulation de cette machinerie de division cellulaire restent largement inconnus, et ce même pour les organismes modèles les mieux étudiés, tels qu’Escherichia coli ou Bacillus subtilis. Malgré plusieurs années de recherche, nous avons seulement des réponses partielles à des questions importantes concernant le mode d’action de FtsZ, tels que l'architecture de l’anneau in vivo, l'origine réelle de la force de constriction, ou encore la relation entre l'assemblage du Z-ring et le remodelage de la paroi cellulaire bactérienne. Par ailleurs, la topologie globale, l'architecture moléculaire et la dynamique du divisome en tant que grand complexe multi-protéique restent encore largement inconnues. Les découvertes récentes dans (et au-delà) des organismes modèles illustre l'énorme diversité des mécanismes de division chez les espèces bactériennes. L'image émergente est celle de mécanismes spécifiques à chaque espèce ayant évolué afin d’atteindre et de maintenir leur forme cellulaire respective et de la transmettre à leur progéniture.

Au cours de ces dernières années, des nombreux travaux de recherche ont montré que la phosphorylation réversible de protéines par des sérine/thréonine kinases de type eucaryote joue des rôles physiologiques essentiels chez les bactéries. La principale hypothèse de travail dans ce projet est que ces mécanismes de phosphorylation sont cruciaux dans la régulation spatio-temporelle et l'organisation quaternaire du divisome. Notre objectif principal est d’identifier et de caractériser les interactions protéine-protéine phospho-dépendantes impliqués dans l'assemblage et la régulation de la machinerie de division cellulaire chez les Streptococcaceae et les Corynebacteriales, deux sous-ordres bactériens comprenant des pathogènes humains importants tels que Streptococcus pneumoniae, Mycobacterium tuberculosis et Corynebacterium diphtheria. Notre projet repose sur une approche de biologie intégrative allant de la biologie structurale, de la signalisation bactérienne et de la phospho-protéomique à la génétique bactérienne et la biologie cellulaire. Le travail proposé et l'expertise complémentaire des équipes participantes nous permettront de communiquer de manière dynamique entre les approches moléculaires et cellulaires pour étudier ce phénomène, positionnant ainsi le projet dans un cadre très compétitif au niveau international. Les résultats scientifiques attendus de ce projet mettront en lumière la régulation d'un processus fondamental et cardinal de la biologie cellulaire bactérienne. Les retombés sont diverses, allant d'une connaissance immédiate de la division cellulaire pour deux bactéries modèles jusqu’à l'ouverture de nouveaux concepts concernant le fonctionnement interne d'une cellule vivante, via une meilleure compréhension du rôle croissant de la phosphorylation dans la physiologie bactérienne. Les concepts ainsi générés pourraient servir d'exemple pour mieux comprendre cycle le cellulaire chez d’autres bactéries. Finalement, la division cellulaire étant un processus fondamental pour toute forme de vie, une meilleure compréhension de la division moléculaire des bactéries sera non seulement importante pour la biologie cellulaire, mais elle devrait également avoir un impact important dans le domaine de la recherche biomédicale.