Deìcryptage du meìcanisme moleìculaires aÌ la base de l'activation des pili de Type IVa – PILACT

Chez les organismes vivants, la migration cellulaire sur surface est essentielle pour l'exploration de l'environnement, le développement multicellulaire, ainsi que la dissémination de cellule cancéreuse. Chez les bactéries, la migration cellulaire sur surface est liée au Pili de Type-IV (Tfp). La motilité dépendante du Tfp, dites Twitching, est aussi à l'origine de mouvement multicellulaire qui, chez certains pathogènes, est important pour la colonisation de l'hôte et la formation de biofilm, un trait important pour la résistance bactérienne à divers traitements. Ainsi, la compréhension des processus moléculaires qui mènent à la persistance bactérienne est importante pour la santé publique.
Malgré une connaissance approfondie de la structure moléculaire du Tfp, les mécanismes de régulations moléculaires qui les transforment en appareil de motilité, permettant les mouvements de groupe restent largement inconnus à ce jour. Chez les bactéries, la motilité Twitching nait de manière apparente du processus répété d'extension des filaments de piline, de leurs attachements à des substrats et de leurs rétractions pour faire avancer les cellules. Toutefois, cela n'est pas suffisant et les actions de plusieurs machines Tfp, activé de manière asymétrique a un pole de la cellule, doivent être coordonnées pour donner naissance la motilité Twitching. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents reste inconnus. Notre manque actuel de connaissance sur cette question fondamentale repose principalement sur l’absence d’acteurs moléculaires clés associées ce processus.
Bien qu'il ne soit pas pathogène, Myxococcus xanthus est un système modèle idéal pour étudier ces questions car premièrement la motilité Twitching est essential à son cycle de vie. M. xanthus se déplace en groupe dans des conditions simples pour favoriser l'expansion des colonies, prédater de bactéries proies et former des biofilms différenciés. Deuxièmement, la motilité de M. xanthus a été largement étudiée au niveau génétique et des acteurs moléculaires clés ont été récemment identifiés, comme par exemple la protéine SgmX. De plus, d'importants outils de biologie cellulaire pour observer la motilité Twitching à différentes échelles ont déjà été développés.
Dans ce projet de recherche, nous proposons de développer des approches multidisciplinaires et collaboratives pour
(1) décoder le mécanisme moléculaire sous-jacent qui permet la localisation polaire de la protéine SgmX, par l’action de la protéine petite G MglA, une étape crucial à l’activation des machines Tfp
(2) révéler comment la protéine SgmX connecte et active les machines Tfp pour permettre la motilité Twitching.
En conclusion, la réalisation de ce projet va permettre de mettre en lumière pour la première fois les principes moléculaires sous-jacents à l’activation asymétrique des machines Tfp, un phénomène essential de la motilité Twitching à la base de mouvements coordonnés de cellules et du développement de structure multicellulaire comme les biofilms. Finalement, étant donné que ces phénomènes sont presque indiscernables entre les bactéries qui le font, il est fortement probable que des principes généraux conservés émergents de ce projet.