Comment les bactériophages perforent-ils la paroi des bactéries ? – PerfoBac

Les bactériophages (des virus attaquant les bactéries) sont les micro-organismes les plus abondants dans la biosphère. A l'origine de grandes découvertes en biologie moléculaire, leur étude devient de plus en plus populaire dans les domaines aussi variés que l'écologie, la génétique, la phylogénie et la nanophysique. En santé humaine et animale, la multi-résistance croissante aux antibiotiques des bactéries provoque également actuellement un regain d’intérêt pour ces virus capables de détruire les bactéries. Les bactériophages montrent non seulement une remarquable diversité d’hôte, mais également de mécanismes régulateur de leur cycle infectieux ce qui leur permet de s’adapter rapidement aux évolutions affectant ces hôtes. La grande majorité des bactériophages caractérisés à ce jour sont des phages possédant une capside protéique icosaèdrique (qui contient un ADN double brin compacté) et une queue rigide ou flexible. Les protéines de l’extrémité de cette queue servent à reconnaître la surface de l’hôte et à injecter le génome dans son cytoplasme.
C’est la seule liaison au récepteur de l'hôte qui provoque l'éjection de l'ADN de la capside et son transfert à travers l'enveloppe de l'hôte dans le cytoplasme. La perforation de la paroi bactérienne est donc la première étape de l'infection virale permettant à l'ADN d'entrer dans l'hôte. Dans le cas des phages lytiques, la machinerie cellulaire de l’hôte est alors détournée par le phage pour transcrire son génome et produire les protéines virales qui sont assemblées dans le cytoplasme en nouveaux phages. Les événements moléculaires liés à la perforation ne sont pas encore élucidés pour les phages Siphoviridae (60% de tous les phages).

L'objectif du projet PerfoBac est l'élucidation de cette étape clé de perforation par le siphoviridae T5. Ce phage (T5) est plus simple que la plupart des autres phages en termes d'organisation et de nombre de protéines impliquées dans la perforation. Notre stratégie consiste à déterminer et à comparer la structure de sa queue, avant et après l'éjection de l'ADN. Cette éjection est la conséquence de la seule interaction du phage avec un transporteur bactérien FhuA qui est aussi son récepteur. L'intégration des données structurales obtenues à la fois in vitro (queues isolées avec FhuA) et in vivo (Mini cellule E coli + phage observés en tomographie électronique), permettra la description structurale et moléculaire de la perforation de la paroi cellulaire. Ce projet fait appel à des technologies de pointe en biochimie des protéines membranaires et en cryo microscopie électronique à résolution quasi atomique. Le consortium possède des expertises reconnues dans la manipulation du phage T5, en biochimie des protéines membranaires et en cryo-microscopie électronique. Ces expertises multiples vont permettre d'atteindre l'objectif proposé. Le résultat majeur du projet sera la visualisation à très haute résolution et la compréhension moléculaire de la machinerie permettant de perforer la paroi extrêmement solide de la cellule bactérienne. Connaître ce mécanisme permettra peut être son application à utilisation potentielle future.