Les lipoprotéines

Pour revue : (Sutcliffe and Harrington 2004; Hutchings, Palmer et al. 2009).

Les lipoprotéines représentent une famille importante de protéines mycobactériennes possédant des propriétés antigéniques. Ces protéines ont la particularité de posséder un résidu acyle lié de façon covalente à la cystéine située en N-ter de la protéine. Les préprolipoprotéines, maturées en lipoprotéines, possèdent un peptide signal (SP) qui va « diriger » leur export à travers la membrane plasmique via un système de sécrétion (Sec ou Tat).

Maturation

Après translocation des protéines via leur système de sécrétion, les protéines contenant une lipobox dans leur SP (en général le SP de type II) sont souvent destinées à subir une modification de nature lipidique les dirigeant alors vers la voie de biogénèse des lipoprotéines. Cette voie permet la maturation des préprolipoprotéines en lipoprotéines via l’action de trois enzymes (Figure 25 a). Ces trois étapes sont essentielles pour le relargage des lipoprotéines de la membrane plasmique et leur prise en charge à travers le périplasme. Chez E. coli la prise en charge des lipoprotéines se fait par un système de transport appelé LolABCDE (Yakushi, Masuda et al. 2000) appartenant à la famille des ABC transporteurs. Cependant il n’existe pas d’homologue de ce système LolABCDE chez les mycobactéries (Figure 25 b) mais d’autres protéines mycobactériennes pourraient avoir ce rôle.

Les différentes catégories de lipoprotéines

Les lipoprotéines peuvent être classées dans différentes catégories :

-Les lipoprotéines SBP (pour Solute Binding Protein) associées aux ABC transporteurs. Les lipoprotéines SBP sont abondantes et spécifiques aux « ABC importer systems » procaryotes qui ont pour but de transporter les substrats à l’intérieur de la bactérie. Beaucoup de SBP ont été étudiées pour leur rôle potentiel dans la virulence. Parmi ces SBP on retrouve, pour les plus connues, chez M.

80 organisés en cluster (Braibant, Lefevre et al. 1996; Braibant, Lefevre et al. 1996; Lefevre, Braibant et al. 1997), et ces lipoprotéines de 38 kDa sont retrouvées ancrées aux membranes ou sécrétées (de Souza, Leversen et al. 2011). Elles transportent le phosphate organique de l’extérieur vers l’intérieur de la bactérie.

-Les lipoprotéines impliquées dans le métabolisme de l’enveloppe et celles impliquées dans la dégradation. Parmi les enzymes impliquées dans le métabolisme de l’enveloppe on retrouve des transpeptidases et des peptidases, LpqR qui est une D-Ala D-Ala dipeptidase et des β-lactamases. Pour les lipoprotéines ayant une activité enzymatique dégradative on compte des estérases, glycosyl hydrolases, phosphorylases et protéinases/peptidases.

-Les lipoprotéines possédant des activités métaboliques comme des oxydases à cuivre ou à FAD, γ-glutamyltransférase, oxydoréductases (F420-dépendent glucose-6-phosphate déshydrogénase ou Fgd) et thiorédoxines, phosphoglycérate mutase et superoxyde dismutase (comme SodC).

Figure 25 : a) Maturation des lipoprotéines mycobactériennes. 1 - Lgt (prolipoprotein diacylglycerol transferase) catalyse le transfert, via une liaison thioether, d’un diacylglycéride sur la cystéine présente en C-ter de la lipobox ; 2 - LspA (prolipoprotein signal peptidase II) clive le SP, la cystéine acylée se retrouve alors en N-ter de la lipoprotéine mature ; 3 - Lnt (lipoprotein N-acyl transferase) ajout un acide gras sur le groupe amine libre de la cystéine. b) Maturation des lipoprotéines et translocation vers la membrane externe chez E. coli.

81 -Les lipoprotéines ayant des rôles dans l’adhésion et l’invasion cellulaire, les adhésines les plus connues sont MPB83 de M. bovis BCG et son homologue MPB70 possédant des propriétés antigéniques. Chez M. tuberculosis ces protéines sont nommées MPT83 et MPT70. Ces protéines présentent une région très homologue qui appartient à la famille des β–Ig-H3/fasciclin. MPT83 est une protéine de 22 kDa présente à la surface des mycobactéries qui peut aussi être retrouvée sécrétée (de Souza, Leversen et al. 2011), son orthologue est retrouvé chez M. smegmatis. Concernant l’invasion cellulaire, ce sont les lipoprotéines appartenant à la famille Mce (mammalian cell entry) qui sont impliquées (voir partie IV.1. Les transporteurs membranaires).

-Les lipoprotéines ayant des rôles dans la signalisation et les fonctions sensorielles. Les lipoprotéines LprF et LprJ interagissent avec la protéine KdpD (une histidine kinase) impliquée dans la détection du stress osmotique. LprF, 27 kDa, est aussi retrouvée liée à la membrane ou sécrétée (de Souza, Leversen et al. 2011). LprG est aussi appelée antigène 27 kDa (P27) mais fait en réalité 24,5 kDa (Bigi, Alito et al. 2000). Elle est membranaire ou sécrétée et interagirait avec la pompe à efflux multidrogue P55 puisque le gène la codant est en opéron avec le gène codant P55. Elle transporterait les PIM/LM/LAM vers les couches externes de l’enveloppe. La lipoprotéine RpfB (resuscitation- promoting factor) stimule la croissance des bactéries (Shukla, Richardson et al. 2014).

-Les lipoprotéines à fonction non déterminée comme la plus connue qui est l’antigène 19 kDa appelé aussi LpqH possédant diverses modifications post-traductionnelles telles que des glycosylations (Parra, Marcoux et al. 2017) permettant de la protéger d’une protéolyse (Herrmann, O'Gaora et al. 1996) et des acylations. LpqH est retrouvée associée à la membrane ou sécrétée (Young and Garbe 1991; Diaz-Silvestre, Espinosa-Cueto et al. 2005; Ocampo, Curtidor et al. 2014) et serait impliquée dans la virulence de M. tuberculosis (Lathigra, Zhang et al. 1996). Son orthologue est retrouvé chez M.

smegmatis (Lew, Kapopoulou et al. 2011).

Certaines lipoprotéines sont des homologues d’antigènes connus, comme par exemple la protéine antigénique MK35 (M. kansasii) ; son homologue LpqN est retrouvée chez M. tuberculosis. LprA est retrouvée aussi bien liée aux membranes que sécrétée (de Souza, Leversen et al. 2011). Cette lipoprotéine de 25 kDa possède des propriétés antigéniques et est présente durant les stades précoces de l’infection pulmonaires par M. tuberculosis chez le cobaye (Kruh, Troudt et al. 2010).

Localisation des lipoprotéines au sein de l’enveloppe

Il est prédit que l’acylation joue un rôle d’ancre lipidique pour ces lipoprotéines. Les lipoprotéines seraient ancrées dans la membrane plasmique côté périplasme, comme dans les bactéries Gram-

82 positive. Cependant vu la structure de l’enveloppe des mycobactéries, il n’est pas exclu que certaines lipoprotéines soient ancrées dans la mycomembrane des mycobactéries. Par immunolocalisation, les lipoprotéines MPB83, les PstS SBP, LppX ont été localisées à la surface des mycobactéries. LppX, 24 kDa, serait impliquée dans le transport des phtiocérol dimycocérosates (DIM) de la membrane plasmique vers la mycomembrane (Sulzenbacher, Canaan et al. 2006). Ces lipides ont un rôle important dans la virulence de M. tuberculosis.

Il existe quatre lipoprotéines retrouvées chez les Corynebacteriales uniquement et partageant de fortes homologies : LprG, LprA, LppX et LprF prédites pour être localisées dans périplasme ou dans la paroi de la bactérie. Ces quatre lipoprotéines appartiennent à la famille des Llp (lipid-binding lipoprotein). Elles seraient ancrées dans le feuillet externe de la membrane (plasmique ou mycomembrane) (Drage, Tsai et al. 2010).

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Résultats

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