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Posté par Adrien le Mardi 11/07/2017 à 00:00
Structure et histoire évolutive d'une arbalète bactérienne
Certaines bactéries, en particulier les pathogènes, sont armées d'un système qui fonctionne comme une arbalète et qui leur permet d'éliminer les autres microbes avec lesquelles elles sont en compétition. Elles peuvent aussi s'en servir pour attaquer des cellules eucaryotes telles que amibes et macrophages. Les équipes d'Eric Cascales au laboratoire d'Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation...) des systèmes macromoléculaires et de Christian Cambillau et Alain Roussel au laboratoire Architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et fonction des macromolécules biologiques, révèlent la structure d'un composant permettant l'ancrage et l'assemblage de la flèche de l'arbalète. Cette étude a été publiée le 26 juin 2017 dans la revue Nature Microbiology.


Figure 1: Représentation schématique de la localisation de TssK dans la machinerie de sécrétion. Le complexe membranaire (JLM) est inséré dans la membrane interne (IM). TssK appartient à la plaque basale (FGE) et interagit avec le complexe membranaire. La plaque basale maintient la queue contractile (l'arbalète) qui propulse la flèche (Hcp, VgrG)
© Christian Cambillau

Dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) ou dans le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.), les bactéries ne vivent pas seules. Elles sont en contact avec d'autres populations bactériennes, des organismes unicellulaires ou des cellules eucaryotes. Pour mieux coloniser l'environnement, les bactéries ont développé, parmi d'autres, des mécanismes antagonistes pour pouvoir éliminer les autres espèces bactériennes et faciliter leur accès aux ressources. Parmi ceux mis en jeu pour tuer les autres bactéries, le plus efficace est le système de sécrétion de Type VI (T6SS), composé d'une structure contractile qui fonctionne à l'instar d'une micro-arbalète, et qui ressemble aux virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus...) infectant les bactéries, les bactériophages. La flèche de l'arbalète, en particulier, ressemble à la tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie généralement en branches et rameaux formant l'appareil caulinaire.) contractile de certains de ces virus, faisant penser que le T6SS est un bactériophage (Un bactériophage (ou phage) est un virus n'infectant que des bactéries. En grec, phageton signifie nourriture/consommation. On les appelle également virus bactériens. Ce sont des outils fondamentaux de recherche et d'étude en génétique...) capturé et "retourné" contre les bactéries ennemies au cours de l'évolution. La flèche de l'arbalète se termine par une pointe recouverte de toxines. Elle est entourée par un fourreau agissant comme un ressort dont la contraction propulse la flèche en direction de la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une...) cible pour la tuer. Cette structure synthétisée dans la cellule prédatrice est ancrée à sa membrane par un complexe membranaire multiprotéique. Une structure appelée la plaque basale se fixe au complexe membranaire et permet l'ancrage et l'assemblage de la flèche de l'arbalète.


Figure 2: Comparaison des structures de la plaque basale (TssK) du système de sécrétion de Type VI (T6SS) bactérien, et de la Receptor Binding Protein (RBP) du phage lactococcal p2 mettant en évidence la topologie commune de ces trimères formées de trois domaines: épaule, cou (Le cou est la région du corps qui est située entre la tête et le reste du corps (torse ou tronc).) et tête.
© Christian Cambillau

Dans cette nouvelle étude, ces chercheurs ont pu déterminer, par diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les...) des rayons X, la structure et le mode d'attachement d'un composant essentiel de la plaque basale (TssK). Van Son Nguyen de l'équipe Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques, s'est servi de domaines d'anticorps de Lama, appelés nanobodies, pour obtenir des cristaux de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite...) TssK utilisables pour déchiffrer sa structure tridimensionnelle. Ces travaux permettent non seulement de savoir comment s'assemble la structure TssK, mais ils apportent également des informations concernant l'origine de ce composant qui provient d'un autre groupe de bactériophages. Ces résultats révèlent l'existence d'un processus d'évolution complexe du T6SS, dans lequel des éléments provenant de différents virus bactériens ont été assemblés.

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Source: CNRS-INSB