Des chercheurs dévoilent l’architecture d’une pièce majeure de l’arsenal des bactéries

Des chercheurs de l’Institut Pasteur, du CNRS et du Birkbeck College de Londres révèlent pour la première fois la structure d’un système bactérien de sécrétion de Type IV. Impliqués dans l’injection de facteurs de virulence et le transfert de gènes de résistance aux antibiotiques, ces systèmes sont présents chez de nombreuses bactéries pathogènes pour l’homme. Ces résultats, publiés dans Nature le 9 mars, constituent une base indispensable en vue de la mise au point de stratégies thérapeutiques dirigées contre ces systèmes.

 

 

Paris, le 10 mars 2014

 

 

untitledsd.jpgPour survivre et se développer, les bactéries sécrètent des facteurs de virulence capables de modifier à leur avantage la physiologie des cellules qu’elles infectent (cellules hôtes). Ces facteurs traversent la barrière physico-chimique de l'enveloppe bactérienne et sont injectés dans les cellules hôtes via des « systèmes de sécrétion ». Ces derniers sont des machines moléculaires complexes souvent constituées d’un assemblage de plus d’une dizaine d’éléments protéiques. Pour enrayer le fonctionnement d’un système de sécrétion, et espérer ainsi bloquer les effets néfastes qu’il engendre sur la santé, il est absolument nécessaire de déterminer avec précision son architecture (la structure des différents éléments qui le compose et leur organisation dans l’espace).   

 

L’équipe de Rémi Fronzes (Institut Pasteur / CNRS) à l’Institut Pasteur à Paris, en collaboration avec celle de Gabriel Waksman au Birkbeck College de Londres, vient de déterminer à l’échelle du nanomètre (1 milliardième de mètre) l’architecture du système de sécrétion de Type IV des bactéries.

 

Les systèmes de sécrétion de Type IV sont responsables de la virulence de nombreuses bactéries pathogènes pour l’homme, parmi lesquelles Helicobacter pylori (ulcères et cancer gastriques), Legionella pneumophila (Legionellose) ou encore Bordetella pertussis (Coqueluche). Ces systèmes permettent également le transfert de matériel génétique au cours de la conjugaison bactérienne. Ce processus, extrêmement répandu chez les bactéries, contribue grandement à la dissémination des gènes de résistance aux antibiotiques parmi les bactéries pathogènes et à l’émergence de bactéries multirésistantes.

 

Pour accéder à la structure du système, les chercheurs l’ont d’abord « isolé » en utilisant des techniques de pointe relevant du domaine de la biochimie. Ils sont parvenus à l’extraire de l’enveloppe bactérienne dans lequel il est naturellement inséré, tout en gardant intacte la délicate association entre les protéines qui le constitue. Ensuite, une analyse détaillée a permis d’identifier tous ses composants et de déterminer le nombre de copies de chacun d’eux. Enfin, grâce à la microscopie électronique à haute résolution, les chercheurs ont obtenu une reconstruction tridimensionnelle du système (cf image ci-dessus). Celle-ci révèle une architecture complètement inattendue qui vient balayer les hypothèses précédemment établies sur le fonctionnement de ces systèmes de sécrétion.

 

Grâce à ses travaux, les chercheurs sont maintenant en mesure d’identifier les étapes « critiques » du fonctionnement du système de sécrétion de Type IV. L’objectif étant à terme de développer des stratégies thérapeutiques pour cibler ces étapes et ainsi parvenir à bloquer le système.

 

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Illustration – Copyright Institut Pasteur
Légende – Représentation 3D du système de sécrétion de type IV (en bleu), naturellement inséré dans l’enveloppe bactérienne.

 

 

Source

Structure of a Type IV Secretion System, article publié dans Nature le 9 mars 2014.

 

Harry H. Low (1)*, Francesca Gubellini (2)*, Angel Rivera-Calzada (1), Nathalie Braun (1), Sarah Connery (1), Annick Dujeancourt (2), Fang Lu (1), Adam Redzej (1), Rémi Fronzes (2), Elena V. Orlova (1), and Gabriel Waksman (1).

 

(1) Institute of Structural and Molecular Biology, UCL and Birkbeck, Malet Street,
London, WC1E 7HX, UK
(2) Institut Pasteur, G5 Biologie structurale de la sécrétion bactérienne and UMR 3528-CNRS, 25 rue du Docteur Roux, 75015 Paris,
France.

 

*These authors contributed equally to this work.


 

Mis à jour le 10/03/2014