L'arbalète moléculaire: arme majeure de l'arsenal bactérien

Des chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS ont franchi une étape importante dans la compréhension de la structure moléculaire et du fonctionnement d'un élément majeur de l'arsenal que les bactéries possèdent pour détruire des cellules ou d'autres bactéries. Cette étude publiée dans Nature focalise sur le mécanisme d'assemblage et la description détaillée de l'architecture d'une pièce maitresse du système de sécrétion bactérien de type 6.

Pour 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 cibles). Ces facteurs traversent la barrière physico-chimique de l'enveloppe bactérienne et sont injectés dans ces cellules cibles 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.

Le système bactérien de sécrétion de type 6 est l'un des principaux acteurs de cet arsenal chez de nombreuses bactéries pathogènes pour l'homme, comme Escherichia coli, Vibrio cholerae ou Pseudomonas aeruginosa. Il ressemble à une arbalète moléculaire qui propulse une flèche faite du tube Hcp et de la pointe VgrG dans le cytoplasme de la cellule cible. Cette arbalète est ancrée de manière stable à l'enveloppe de la bactérie par un complexe membranaire.

Dans cette étude, l'équipe de Rémi Fronzes (Institut Pasteur / CNRS), en collaboration étroite avec les groupes d'Eric Cascales et celui de Christian Cambillau (Aix-Marseille Université / CNRS), montre que ce complexe est assemblé par l'addition de trois protéines: TssJ, TssM et TssL. Les chercheurs présentent sa structure déterminée par microscopie électronique à haute résolution. La détermination de la structure cristalline d'une partie de ce complexe et des études menées in vivo sur des bactéries suggèrent la formation d'un pore transitoire dans la membrane externe permettant le passage la flèche Hcp/VgrG. Ces résultats révèlent donc la composition, l'architecture moléculaire et le fonctionnement d'une pièce maitresse du système de sécrétion de type 6.

L'objectif à terme est de développer des stratégies thérapeutiques pour cibler ces étapes de formation du système de sécrétion de type 6 et ainsi parvenir à le bloquer.

Pour plus d'information voir:
Biogenesis and structure of a Type VI secretion membrane core complex, Nature, DOI: 10.1038/nature14667, 22 juillet 2015