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Réponses adaptatives des bactéries
Mots clés : Métalloprotéines, Chaperons, Systèmes à deux composants, Protéines affines
Une propriété emblématique des bactéries est leur capacité à générer de l’énergie en condition anaérobie par l’utilisation d’accepteurs d’électrons alternatifs. Cette versatilité au niveau respiratoire leur permet de coloniser de nombreuses niches écologiques mais nécessite une expression hiérarchisée de leurs systèmes respiratoires.
De nombreuses bactéries sont ainsi capables de réduire l’oxyde de triméthylamine (TMAO), un composé très répandu en particulier dans le milieu aquatique, en triméthylamine (TMA).
Nos travaux, focalisés sur les systèmes TMAO réductase (systèmes Tor) de l’entérobactérie Escherichia coli et de bactéries marines de la famille Shewanella, permettent une vision globale de la régulation, la biogenèse et le fonctionnement d’un système respiratoire modèle.
Nous avons montré que, contrairement à une idée généralement admise, certains systèmes respiratoires anaérobies sont exprimés et fonctionnels même en présence d’oxygène. C’est en particulier le cas du système Tor d’E. coli et de la bactérie aquatique Shewanella oneidensis. TorA, l’enzyme terminale périplasmique du système modèle Tor contient un cofacteur à molybdène et sa biogenèse fait intervenir un chaperon dédié (TorD) dont des homologues sont retrouvés dans de nombreux systèmes respiratoires. Le rôle de TorD est non seulement de protéger l’apoenzyme en cours de maturation, mais également de permettre l’étape finale de biosynthèse du cofacteur et son insertion au niveau du site catalytique.
Les systèmes Tor sont codés par des opérons induits en présence de TMAO. La détection du TMAO fait intervenir un système de régulation à deux composants ainsi qu’une protéine périplasmique affine du TMAO appartenant à une nouvelle famille impliquée dans la détection et l’import du TMAO ou de composés apparentés. Le TMAO ainsi que d’autres accepteurs exogènes d’électrons sont d’excellents attractants pour la bactérie S. oneidensis. Nos travaux ont révélé que ce chimiotactisme vis-à-vis des accepteurs d’électrons nécessite des systèmes respiratoires fonctionnels et correspond ainsi à un mécanisme d’énergie tactisme médié par de nouveaux chimiorecepteurs.
Notre projet se divise en deux parties principales. Dans la première, nous voulons comprendre au niveau moléculaire les étapes méconnues de biogenèse et de régulation du système Tor ainsi que leur possible interconnection. Dans la seconde partie, nous désirons élucider le comportement des Shewanelles en réponse aux signaux environnementaux qu’elles détectent. S. oneidensis possède de nombreux chimiorécepteurs (27 MCPs pour S.oneidensis contre 5 pour E. coli) dont le rôle est très mal défini. De plus, cette bactérie dispose de deux systèmes chimiotactiques distincts (un seul pour E. coli) dont un semble impliqué dans le contrôle de la nage alors que le deuxième pourrait permettre de nouvelles réponses adaptatives.
