Acquisition du fer chez les bactéries à Gram-négatif: comprendre les mécanismes moléculaires par une approche intégrative – Energir

Les bactéries à Gram négatif sont entourées d’une enveloppe composée de deux membranes (les membranes dites externe et interne) séparées par l'espace périplasmique. Cette enveloppe contient des machines macromoléculaires qui assurent et régulent les échanges entre la bactérie et son environnement. Contrairement aux molécules de petites tailles qui sont internalisées à travers les porines par diffusion passive ou facilitée, les nutriments qui ont une taille supérieure à 600 Da ou qui sont présents à très faible concentration, sont importés via des transporteurs spécifiques de la membrane externe par un processus actif qui nécessite de l’énergie. Cette énergie est fournie par un complexe de la membrane interne TonB qui utilise le gradient de proton de la membrane, pour produire de l’énergie. Ainsi le complexe TonB et les transporteurs spécifiques dépendant de TonB (TBDT) permettent à de nombreuses bactéries d'acquérir des nutriments essentiels, tels que les métaux, la vitamine B12, certains sucres complexes, etc. Malgré l'importance de cette machinerie, le mécanisme de transfert d'énergie n'est pas compris. Il est cependant supposé que lors d'une action du complexe TonB, des changements de conformation de TBDT sont nécessaires pour ouvrir un canal et pour permettre l'entrée du substrat. Différents modèles ont été proposés avec soit une rotation de TonB, soit un mouvement linéaire, qui entraînerait ces changements de conformation. A ce jour, aucun de ces modèles n'a été validé expérimentalement. Le fait que le système soit trans-enveloppe, dynamique et énergisé rend l'étude de l'ensemble de la machinerie très difficile.
Le but du projet Energir est de déchiffrer ce mécanisme d'échange d’énergie à travers l’enveloppe des bactéries, avec une résolution spatiale et temporelle la plus élevée possible. Pour y parvenir, nous utiliserons différentes approches combinant la biologie structurale (RMN, microscopie électronique, spectrométrie de masse structurale et modélisation moléculaire), la biochimie (reconstitution in vitro du système), la chimie (marquage de protéine) et la physiologie bactérienne. De plus, nous utiliserons les résultats de cette étude pour le développement d'une nouvelle stratégie antibactérienne qui ciblera le système énergétique d'import de nutriments chez les bactéries.