Structures et mécanisme de translocation de la toxine CyaA – 3DTransCyaA

Le transport des protéines à travers les membranes implique des mécanismes de translocation complexes. La plupart des protéines et des toxines exploite la machinerie d'endocytose et le tri intracellulaire pour accéder aux compartiments cellulaires cibles, tandis que d'autres, comme la toxine adénylate cyclase CyaA, transportent leur propre appareil de translocation.

La toxine CyaA est un facteur de virulence clé produit par Bordetella pertussis, l'agent causal de la coqueluche. La coqueluche est une maladie très contagieuse évitable par la vaccination qui peut avoir des conséquences dramatiques pour les personnes à risque, comme les enfants. En effet, la coqueluche est responsable d'environ 200 000 décès par an, et la plupart des décès survient chez de jeunes nourrissons qui ne sont pas ou incomplètement vaccinés. CyaA joue un rôle important dans les premiers stades de la colonisation des voies respiratoires par B. pertussis.

La toxine CyaA transporte sa propre machinerie de translocation, et reste à ce jour la seule toxine connue capable d'envahir les cellules par translocation directe de son domaine catalytique adénylate cyclase à travers la membrane plasmique, de l'environnement extracellulaire vers le cytosol des cellules cibles eucaryotes. Une fois dans le cytosol, ACD est activé par la liaison de la calmoduline eucaryote et produit des niveaux supraphysiologiques d'AMPc qui modifient la physiologie cellulaire, conduisant à la mort cellulaire et à la subversion de la défense de l'hôte. Le processus de translocation de CyaA à travers la membrane plasmique cellulaire reste cependant largement inconnu.

L'objectif de ce projet est d'aborder plusieurs questions clés concernant la structure et la fonction de CyaA. Actuellement, la structure tridimensionnelle à haute résolution de la toxine CyaA est inconnue, ainsi que sa conformation et sa stoechiométrie une fois insérée dans les membranes, avant et après la translocation du domaine catalytique à travers la membrane plasmique. De plus, le mécanisme moléculaire et les forces impliquées dans la translocation du domaine catalytique à travers la membrane plasmique n'ont pas encore été étudiés. Enfin, l'effet de l'encombrement moléculaire à la fois sur la translocation du domaine catalytique à travers la membrane plasmique et le repliement induit par la liaison à la calmodulin, conduisant à une activation enzymatique, sont inconnus.

Pris ensemble, notre projet vise à résoudre la structure de CyaA en solution et insérée dans la membrane, et à caractériser son processus de translocation, en utilisant une combinaison de technologies de pointe. D'un point de vue appliqué, ces connaissances contribueront à améliorer CyaA en tant que vecteur d’adressage d'antigènes contre les cellules cancéreuses et les infections bactériennes, ainsi qu’en tant qu'antigène protecteur pour la vaccination contre la coqueluche.