Le SSTT se compose de deux parties (figure 13) : la machinerie de sécrétion de type III, appelée aussi l’injectisome et le translocon.
2. 1. L’injectisome
La machinerie de sécrétion de type III, appelée aussi injectisome ou secréton de type III a été identifié pour la première fois chez S. typhimurium (Kubori, et al., 1998). Suite à
42 Figure 12 : Organisation génétique du SSTT de P. aeruginosa. 5 opérons situés de manière contiguë sur le chromosome codent pour les protéines de sécrétion, translocation et de régulation (rectangles gris). Les gènes codent pour les effecteurs (ExoU, ExoS, ExoY, et ExoT) et leurs chaperonnes (SpcU et SpcS) sont localisés à des sites éloignés les uns des autres sur le chromosome (rectangles blanc). ExsA est l’activateur transcriptionnel de tous les gènes du SSTT (site de fixation en rouge). Les flèches représentent les promoteurs dépendants d’ExsA. (Yahr and Wolfgang, 2006).
cette découverte, l’injectisome de plusieurs espèces a été visualisé par microscopie électronique à transmission. Les protéines structurales de l'injectisome sont conservées entre les différents SSTT, avec notamment des similarités de séquence importantes (Cornelis, 2006; Morita-Ishihara et al., 2006; Sekiya et al., 2001; Tampakaki et al., 2004; Troisfontaines and Cornelis, 2005). Ces protéines présentent également des similarités avec les protéines du flagelle (figure 11) (Blocker et al., 2003). L’injectisome est constitué de plus de 25 protéines. Il a été décrit comme un objet cylindrique et symétrique composé de deux parties principales : le corps basal ou sécréton et l'aiguille de sécrétion (figure 13).
2. 1. 1. Le corps basal
En forme de cylindre et similaire au corps basal du flagelle, il a été bien étudié chez S. enterica, S. flexneri, Yersinia spp., et E. coli entéropathogène (ECEP) (Blocker et al., 2001; Marlovits et al., 2004; Spreter et al., 2009). La comparaison des séquences protéiques a révélé des similitudes permettant de proposer un modèle chez P. aeruginosa. Le corps basal des trois espèces S. enterica, Yersinia spp., et E. coli est un complexe macromoléculaire composé de différents anneaux interconnectés et qui traversent les membranes bactériennes interne et externe ainsi que le peptidoglycane. Trois protéines conservées, membres des familles de
43 protéines EscJ/PrgK/YscJ (membrane interne), EscD/InvG/YscD (membranaire interne, bitopique) et EscC/InvG/YscC (sécrétine, membrane externe) forment principalement ces structures. Chacune de ces protéines forme un anneau homo-oligomérique composé de 12 à 24 sous-unités et dont le diamètre varie de 110 à 170 Å (Hodgkinson et al., 2009; Schraidt et al., 2010; Spreter et al., 2009). Chez P. aeruginosa (Hauser, 2009), PscC, la « sécrétine», serait capable d’oligomériser avec l’aide d’une lipoprotéine PscW. Ceci pour former un canal traversant la membrane externe et servirait d'ancrage à l'aiguille de sécrétion (Burghout et al., 2004a; Burghout et al., 2004b; Koster et al., 1997). PscJ est prédite comme étant une lipoprotéine.
La protéine PscN est une ATPase. Elle présente des similitudes avec l’ATPase F0F1 (Woestyn et al., 1994). Elle serait associée à la face cytoplasmique du corps basal et fournirait l'énergie nécessaire à ce système de sécrétion (Blaylock et al., 2006). Il semble que cette ATPase catalyse la dissociation du complexe chaperonne/exotoxine permettant à cette dernière d’être secrétée (Galan and Wolf-Watz, 2006). Elle serait également impliquée dans la reconnaissance des substrats via un motif signal de sécrétion universel à tous les SSTT, permettant une hiérarchisation de la sécrétion (Akeda and Galan, 2005; Anderson et al., 1999; Rossier et al., 1999; Subtil et al., 2001). D’autre part, l’activité de PscN serait régulée par la protéine PscL (Blaylock et al., 2006). L’assemblage du sécréton ne nécessite pas un injectisome fonctionnel (Kubori et al., 2000; Marlovits et al., 2004). En outre, tous les composants identifiés du cops basal possèdent un peptide signal spécifique de la voie du transport Sec. Donc, il est proposé que l’assemblage du cops basal dépend du système d’export Sec (Hauser, 2009; Kubori et al., 2000).
2. 1. 2. L'aiguille de sécrétion
Le corps basal est mis d’abord en place puis l’aiguille de sécrétion est synthétisée (Sukhan et al., 2001). Elle représente un conduit creux au travers duquel, les exotoxines traversent en une seule étape les enveloppes de la bactérie. L’aiguille de sécrétion est composée d’une centaine de sous-unités d’une seule protéine synthétisée dans le cytoplasme et dont la polymérisation est réalisée uniquement après sa sécrétion à la surface (Kubori et al., 2000; Marlovits et al., 2004; Quinaud et al., 2005). La partie C-terminale de cette protéine est très importante pour sa polymérisation afin de former une structure hélicoïdale comme cela a été démontré notamment pour l’aiguille de S. flexneri (Cordes et al., 2003; Deane et al., 2006;
44 Figure 13 : Représentation schématique du SSTT de Yersinia enterocolitica et les protéines homologues chez P. aeruginosa, Shigella flexneri, Salmonella enterica et E.
Coli. Le SSTT est ancré dans les deux membranes de la bactérie grâce au corps basal. Ce dernier se compose de deux anneaux, le premier est ancré dans la membrane interne (IMR :inner membrane ring ) et le deuxième est ancré dans la membrane externe (OMR : outer membrane ring). Après sa synthèse, la protéine de l’aiguille traverse les anneaux (étape 1) et s’autopolymérise à l’extérieur de la bactérie. Par la suite, les protéines du translocon (étape 2) sont secrétées. En fin, les toxines sont injectées dans le cytoplasme de la cellule eucaryote (étape 3). Les tableaux représentent les protéines homologues chez différentes bactéries. n.i. non identified. (D’après Izoré et al., 2011).
45 Poyraz et al., 2010; Quinaud et al., 2007; Wang et al., 2007; Zhang et al., 2006). Dans le cytoplasme, la protéine formant l’aiguille ne doit pas ni s’autopolymériser ni être dégradée (Plé et al., 2010; Quinaud et al., 2005). Ceci est assuré par des chaperonnes qui séquestrent les résidus de la région C-terminale.
Chez P. aeruginosa, l’aiguille mesure entre 60 et 80 nm de long et possède un diamètre externe de 8 nm (Pastor et al., 2005; Quinaud, et al., 2005; Soscia et al., 2007). Les protéines effectrices traversent l’aiguille dans un état déplié à cause de la petite taille de son diamètre. La protéine formant l’aiguille est PscF, une protéine de 9 kDa (Pastor et al., 2005) et dont l’équivalent chez Y. enterocolitica est la protéine YscF. Ces deux protéines ont été trouvées dans le cytoplasme associées dans un complexe contenant une chaperonne de type III (PscG et YscG) et une autre protéine partenaire (PscE et YscE) (Quinaud et al., 2007; Sun et al., 2008). La protéine PscF n’interagit pas avec PscE qui semble jouer le rôle de chaperonne de la protéine PscG. Ceci est vrai pour le complexe YscE/YscF/YscG de Yersinia SPP., (Quinaud et al., 2007; Sun et al., 2008). Un défaut d’interaction entre les deux protéines PscF et PscG aboli la sécrétion de PscF et fait diminuer la cytotoxicité de la bactérie (Plé et al., 2010).
La taille de l’aiguille est fixe chez une espèce bactérienne donnée et varie peu d’une espèce à l’autre (entre 50 et 80 nm). Des études ont montré que la protéine YscP de Yersinia spp., agit comme un régulateur de la longueur de l’aiguille. De manière similaire, la protéine PscP pourrait jouer le même rôle chez P. aeruginosa (Cornelis, 2006; Journet et al., 2003; Marlovits et al., 2006).
2. 2. Le translocon
Le translocon est un pore protéique membranaire qui permet aux protéines sécrétées par l’aiguille du SSTT de traverser la membrane plasmique des cellules de l’hôte. Comme pour le SSTT de Yersinia spp., Salmonella spp., et Shigella spp., le SSTT de P. aeruginosa utilise trois protéines pour la translocation : PopB, PopD et PcrV (Dacheux et al., 2001; Sundin et al., 2002 ). PopB et PopD sont secrétées par l’aiguille du SSTT. Elles interagissent entre elles et avec la membrane plasmique des cellules de l’hôte pour former le pore de translocation qui est de 2,8 à 6 nm de diamètre (Faudry et al., 2006; Sundin et al., 2002). En effet, les deux protéines PopB et PopD possèdent des domaines hydrophobiques permettant leur insertion dans la membrane des cellules de l’hôte. La protéine PcrV est également secrétée par l’aiguille. Elle est nécessaire pour la translocation, mais elle ne fait pas partie du pore de
46 translocation (Holmstrom et al., 2001; Goure et al., 2004). PcrV est située à l’extrémité de l’aiguille (Broz et al., 2007; Gebus et al., 2008). Elle sert de plateforme facilitant l’assemblage du pore dans la membrane des cellules de l’hôte. Elle lie donc l’aiguille au pore de translocation. En outre, elle fait partie du conduit traversé par les protéines à secréter (Mota, 2006). PcrH est une chaperonne de Classe II du SSTT. Elle se lie aux translocateurs dans le but de bloquer leur oligomérisation prématurée et d'inhiber leur toxicité pour la bactérie (Menard et al., 1994; Neyt and Cornelis, 1999). Les homologues de PcrH chez S. flexneri et S. enterica sont IpgC et SicA respectivement. Ces deux derniers jouent un rôle important dans la voie de régulation permettant de relier l’activité transcriptionnelle à l’activité de sécrétion du SSTT (Darwin and Miller, 2001; Parsot et al., 2005), alors qu’aucun rôle régulateur n’a été mis en évidence pour PcrH.
Le rôle du translocon ne peut pas se limiter au transport des effecteurs du SSTT. En effet, le pore de translocation est capable de causer la mort des cellules de l’hôte (Dacheux et al., 2001; Goure et al., 2004; Lee et al., 2005; Vance et al., 2005). Ceci en perturbant directement la perméabilité membranaire (Dacheux et al., 2001; Goure et al., 2004 Lee et al., 2005; Shafikhani et al., 2008) ou indirectement en induisant les réponses immunitaires de l’hôte (Roy et al., 2004).