Rôle des protéines chaperons dans la survie bactérienne face à de fortes concentrations de cuivre – ChapCop

Les procaryotes ont développé des stratégies sophistiquées pour réguler la concentration intracellulaire de cuivre. A la fois essentiel pour la survie cellulaire, le cuivre est toxique lorsque sa concentration devient trop élevée. Dans des environnements à forte teneur en cuivre, ces mécanismes de régulation peuvent s’avérer insuffisants, entraînant la mort cellulaire. Le cuivre est utilisé comme agent antibactérien depuis le moyen-âge. Avec l’émergence de souches résistantes aux antibiotiques, on observe actuellement un regain d’intérêt pour ce métal. Le système immunitaire exploite également ce puissant pouvoir bactéricide pour éliminer les organismes pathogènes. Bien que son efficacité soit incontestable, les processus à l’origine de cette toxicité et les différences observées entre plusieurs formes complexées du cuivre restent encore largement incompris.
Le projet ChapCop vise à mieux comprendre au niveau cellulaire et moléculaire les mécanismes responsables de la toxicité du cuivre et les stratégies mises en place par les bactéries pour y résister. Des résultats préliminaires ont montré (i) qu'une concentration élevée de cuivre induit la formation d'agrégats protéiques et (ii) que des protéines chaperons à zinc sont capables de diminuer cette agrégation. Les chaperons moléculaires possédant des centres à zinc pourraient donc jouer un rôle majeur dans la survie bactérienne. En effet, le cuivre est susceptible de réagir avec ces centres conduisant à une modification structurale et à un changement probable d’activité. En utilisant Escherichia coli comme modèle d’étude, nous poursuivrons deux objectifs principaux. 1- Nous déterminerons l'impact du cuivre libre ou de divers complexes de cuivre sur l'agrégation des protéines. Les protéines sensibles au cuivre seront identifiées permettant une meilleure compréhension de l'effet bactéricide des différents complexes. 2- Le rôle des chaperons sera évalué in vivo et in vitro sur des protéines modèles ainsi que sur des protéines clientes physiologiques, en s’intéressant plus particulièrement aux chaperons holdases liant du zinc : Hsp33 et DnaJ.
Le projet ChapCop regroupe cinq partenaires ayant une expertise complémentaire dans la manipulation du cuivre, la réactivité (bio)chimique, la protéostasie et les chaperons moléculaires. Notre approche interdisciplinaire reposant sur la chimie bioinorganique, la microbiologie, la biochimie et la biologie structurale permettra des avancées majeures dans la compréhension des mécanismes conduisant à la stabilité du protéome bactérien lors d'une exposition toxique au cuivre et définira les stratégies bactériennes mises en place pour survivre.