Contrôle de la perméabilité des bactéries aux antibiotiques par un facteur de l’enveloppe régulé par le stress – PermeaStress

Les bactéries Gram-négatives représentent un problème majeur de santé publique en raison de leur résistance élevée aux antibiotiques, qui entraîne chaque année des millions de décès dans le monde. Leur membrane externe (ME), composée de lipides et de protéines, forme une barrière de perméabilité efficace qui protège ces cellules des molécules nocives, y compris de plusieurs antibiotiques. Exposée à la surface de la cellule, la ME représente une cible prometteuse pour le développement de nouveaux antimicrobiens pouvant agir depuis l'extérieur de la cellule. La conception de nouvelles stratégies antimicrobiennes nécessite une meilleure compréhension des voies moléculaires de la biogenèse de la ME.
Les protéines intégrales de la ME sont cruciales pour son homéostasie. La machinerie d'assemblage des protéines à tonneau bêta (BAM), joue un rôle essentiel dans l'assemblage des protéines de la ME. L'activité de BAM est régulée dans l'espace et dans le temps, ce qui garantit un apport constant de protéines aux sites actifs de biogenèse de la ME. De nombreuses questions restent en suspens concernant le mécanisme de repliement des protéines médié par BAM et la régulation de son activité dans l'ensemble de la ME. Motivés par la nécessité de mieux comprendre la biogenèse de la ME bactérienne, nous avons récemment découvert que, chez l'entérobactérie Escherichia coli, membre des gamma-protéobactéries, la lipoprotéine DolP s'associe au complexe BAM et joue un rôle critique dans l'homéostasie et l'intégrité de la ME. DolP est largement conservée chez les gamma-, beta- et certaines alpha-protéobactéries, contribuant à la virulence de plusieurs pathogènes, ainsi qu'à leur capacité à survivre en présence de certains antibiotiques. Nos données préliminaires révèlent que DolP interagit directement avec BamA, la sous-unité catalytique de BAM, et favorise son repliement. L'inactivation de DolP reproduit la déplétion de BamA et rend les cellules sensibles aux antibiotiques qui sont normalement exclus par les bactéries Gram-négatives. DolP est localisée au niveau des sites actifs de la biogenèse des ME, où elle est idéalement positionnée pour soutenir la fonction de BAM. Le mécanisme moléculaire par lequel DolP assiste l’activité de BAM et assure l'intégrité de la ME reste à établir.
Nous utiliserons ici une approche interdisciplinaire pour déterminer comment DolP interagit avec le complexe BAM, influence son organisation avec des complexes partenaires et des facteurs de régulation, et soutient son activité d'assemblage des protéines de la ME. En employant une stratégie expérimentale multi-échelle, nous étudierons les processus moléculaires médiés par DolP i) au niveau cellulaire à l'échelle de la ME, ii) dans un système in vitro chimiquement défini, et iii) au niveau structurel. Nous mènerons ces études dans l'organisme modèle entérobactérien E. coli et testerons nos résultats sur d'autres pathogènes des classes gamma- et bêta-protéobactéries. Nos résultats seront importants pour la recherche de nouveaux composés antibactériens qui peuvent interférer avec l'intégrité de la ME dans les bactéries pathogènes Gram-négatives.