Composition et organisation des systèmes de transport des lipides de la membrane externe des mycobactéries – MYCOLT

Les mycobactéries incluent plusieurs agents pathogènes importants, tel que Mycobacterium tuberculosis, l'agent de la tuberculose. Ces bactéries sont dotées d'une enveloppe complexe extrêmement riche en lipides contenant des acides gras à très longues chaînes appelés acides mycoliques qui interagissent avec divers lipides de surface de structure atypique pour former une membrane externe, appelée mycomembrane. Les voies métaboliques impliquées dans la formation de ces lipides ont été largement décrites mais les mécanismes impliqués dans leur transport depuis le compartiment cytoplasmique où ils sont synthétisés à travers l'enveloppe cellulaire, restent peu compris. Une famille de transporteurs appelés MmpL (Mycobacterial membrane protein Large) joue un rôle clé dans le transfert de ces lipides à travers la membrane plasmique mais beaucoup d'incertitudes demeurent quant à leur fonction exacte, leur organisation structurale et l’implication d'autres protéines dans le transport.
Ce projet vise à combler le manque de connaissances dans ce domaine en apportant des informations sur la composition et l'organisation de la machinerie moléculaire impliquée dans le transport des lipides de la membrane externe chez les mycobactéries. A cette fin, nous avons choisi deux familles de lipides, les tréhalose monomycolates/tréhalose dimycolates (TMM/TDM) et les tréhalose polyphléates (TPP) ainsi que la mycobactérie Mycobacterium smegmatis comme modèles d’étude. Les TMM/TDM sont des composants essentiels de la mycomembrane et nous avons montré que les TPP constituent un excellent modèle pour décrire l’export d'autres familles de lipides de surface spécifiques à M. tuberculosis. Nous utiliserons des approches structurales et génétiques pour déterminer la structure et l'organisation supramoléculaire du transporteur MmpL impliqué dans l’export des TPP et caractériser plus précisément les mécanismes d’export médiés par les MmpL. Nous mettrons également en œuvre une combinaison d’approches globales ou fondées sur des hypothèses pour identifier de nouvelles protéines associées au transport des TPP et des TMM/TDM à travers et au-delà de la membrane plasmique. Nous étudierons l’organisation topologique, la localisation subcellulaire, la structure et la fonction de ces nouvelles protéines de transport par une ensemble d'approches novatrices afin de générer des informations nouvelles sur l’organisation et le fonctionnement de la machinerie impliquée dans le transport. Enfin, nous étendrons et validerons les informations acquises sur le transport des lipides chez M. smegmatis à Mycobacterium abscessus, un pathogène opportuniste émergent produisant à la fois des TMM/TDM et des TPP.
Ce projet apportera des informations fondamentales sur l'organisation des machineries de transport des TMM/TDM et TPP. Celles-ci serviront de guide pour l’étude des voies de transport des lipides et de l'assemblage de la mycomembrane chez d'autres mycobactéries comme M. tuberculosis et autres espèces apparentées dont l'enveloppe cellulaire ressemble à celle des mycobactéries. Mieux comprendre la biogénèse de la mycomembrane est d'une importance capitale car 1) cette structure est un élément clé de la virulence des mycobactéries pathogènes, 2) elle contribue à la forte résistance intrinsèque aux antibiotiques des mycobactéries, 3) sa biogénèse est la cible de la plupart des agents antituberculeux disponibles sur le marché ou en cours de développement. Compte tenu de l'importance des lipides de la membrane externe dans la survie et la virulence des mycobactéries pathogènes, l'identification de nouvelles protéines impliquées dans leur export pourrait conduire à la découverte de nouvelles cibles pharmacologiques pour le traitement des infections mycobactériennes, notamment de la tuberculose qui reste un problème majeur de santé publique.