4. Les chaperonnes du SSTT
Les protéines sécrétées peuvent être stockées dans le cytoplasme bactérien, ce qui nécessite une association transitoire de ces protéines à des chaperonnes spécifiques. Ceci pour empêcher des interactions intramoléculaires et intermoléculaires précoces ou incorrectes. Ces chaperonnes permettent aux protéines substrats de rester stables, séparées des autres partenaires d’interactions et maintenues dans un état permettant leur sécrétion (Page and Parsot, 2002; Parsot, et al., 2003).
Les chaperonnes spécifiques de la sécrétion de type trois ne présentent pas d’homologie de séquence. Cependant, elles ont des propriétés biochimiques communes : faible poids moléculaire (entre 110 et 160 résidus), Un pI acide (<5) et une présence prédite d’une hélice amphipathique proche du coté C-terminal (Parsot, et al., 2003; Wattiau et al., 1994). Par ailleurs, les gènes codant pour ces chaperonnes sont généralement situés à côté des gènes codant pour leurs substrats. Selon la fonction des molécules substrats, trois classes de chaperonnes ont été distinguées : la classe I des chaperones spécifiques des effecteurs; la classe II des chaperones spécifiques des translocateurs et la classe III des chaperonnes associées aux autres composants du SSTT (Page and Parsot, 2002; Parsot, et al., 2003; Quinaud et al., 2005; Rietsch et al., 2005; Urbanowski et al., 2005; Yip et al., 2005).
Les chaperonnes spécifiques de la sécrétion de type trois agit comme : i) des facteurs stabilisants et antiagrégants; ii) des signaux de sécrétion permettant une hiérarchie de la sécrétion; iii) des facteurs anti-repliement; iv) des régulateurs du SSTT (Feldman and Cornelis, 2003; Page and Parsot, 2002; Parsot et al., 2003). Chez P. aeruginosa, différentes chaperonnes ont été identifiées.
5. Les signaux de sécrétion de type trois
Les effecteurs du SSTT d’une espèce bactérienne peuvent être secrétés par les SSTTs d’autres bactéries. Ceci indique que tous les SSTTs utilisent un mécanisme commun pour la reconnaissance et la sécrétion des effecteurs (Cornelis, 2003). Il existe trois signaux indépendants et importants pour la sécrétion de type trois (Aldridge and Hughes, 2001). 5. 1. Une séquence de la partie 5’ de l’ARNm
Des premiers travaux chez Yersinia spp. ont proposé que les protéines Yop possèdent un signal de sécrétion non clivable dans la partie N-terminal. En effet, les premiers 15 et 17
52 acides aminés sont sufisants pour la sécrétion des protéines YopE et YopH respectivement (Michiels and Cornelis, 1991; Sory et al., 1995). Cependant, il n’existe pas de similarités entre les parties N-terminal des protéines YopE et YopH. De ce fait, Anderson et Schneewind (Anderson and Schneewind, 1997; Anderson and Schneewind, 1999) ont montré que des mutations changeant complètement les 15 premiers acides aminés des protéines YopE et YopN, n’affectent pas la sécrétion (Anderson and Schneewind, 1997). Ils ont remarqué que les signaux de sécrétion du système Ysc/Yop sont les régions 5’des ARNm yopE et yopN (Anderson and Schneewind, 1997). Les structures prédites de l’ARN des signaux de sécrétion des protéines YopE et YopN ont révélé la présence d’une boucle enterrant le premier codon de début de la traduction AUG dans un duplex (Anderson and Schneewind, 1997). Il est possible que cette boucle soit reconnue par un composant du SSTT (Anderson and Schneewind, 1997). Ce mécanisme de reconnaissance permettant un couplage de la traduction et de la sécrétion est devenu controversé (Cornelis, 2003; Ramamurthi and Schneewind, 2003).
5. 2. Une séquence peptidique de la partie N-terminale
Les travaux de Wolf-Watz et ses collègues ont montré que l’altération de la structure de l’ARNm d’YopE par des mutations n’affecte pas la sécrétion (Lloyd et al., 2001). En outre, le remplacement des acides aminés 2 à 8 d’YopE par une séquence de serine ou d’isoleucine a montré que les séquences amphipathiques en N-terminal et non l’ARNm servent comme un signal de sécrétion (Lloyd et al., 2002). Des séquences amphipatiques similaires ont été identifiées pour les effecteurs du SSTT de P. syringae (Guttman et al., 2001; Mudgett et al., 2000). Chez P. aeruginosa, une séquence signal de 54 acides aminés de la partie N-terminale a été identifiée dans notre laboratoire (Derouazi et al., 2008; Epaulard et al., 2008). Cette séquence est nécessaire pour la sécrétion des deux toxines ExoS et ExoT.
Le signal ARNm pourrait être ‘bipartite’ et composé d’un signal minimum de sécrétion (codons 1 à 10) ne tolérant pas des mutations ou des substitutions de codons et d’une « région suppresseur » (codons 11 à 15). Cette dernière augmente l’efficacité de la sécrétion et supprime les mutations dans le signal minimum de sécrétion. Cependant, les protéines contenant des motifs Ser/Ile génèrent des séquences amphipathiques qui promeuvent la sécrétion de type trois. Des analyses in silico de 58 substrats du SSTT ont révélé que 66% possèdent un signal de sécrétion (Lloyd et al., 2002).
53 5. 3. Le signal chaperonne
En plus du premier signal de sécrétion se trouvant dans les 15 premiers acides aminés de la protéine YopE, un deuxième signal a été localisé, en aval, entre les résidus 15 et 100. Ce dernier est uniquement reconnu par la machinerie de type trois quand il est fixé à sa chaperonne, SycE (Cheng et al., 1997). Le complexe chaperonne/effecteur pourrait fonctionner comme un signal de sécrétion. Il permet une hiérarchie de sécrétion (Birtalan et al., 2002). Cependant, seulement un nombre limité d’effecteurs possède des chaperonnes (Feldman and Cornelis, 2003). Il est possible que d’autres signaux de sécrétion existent.
Bien que l'un de ces signaux soit suffisant pour la sécrétion, la présence des trois peut augmenter la sécrétion. Par ailleurs, la dépendance à un signal ou un autre par le substrat peut rendre la séquence protéique (ou l’ARN) de ce dernier particulièrement plus ou moins sensibles à la mutagenèse (Ramamurthi and Schneewind, 2003). Une hypothèse propose la participation des trois signaux pour une sécrétion efficace (Aldridge and Hughes, 2001; Karlinsey et al., 2000). Le premier signal ARNm yop est à l’origine du recrutement des ribosomes. Comme ce signal doit être traduit pour devenir fonctionnel, (Ramamurthi and Schneewind, 2002), le second signal permet l’engagement dans l’appareil de sécrétion du nouveau polypeptide. En fin, la chaperonne du substrat se fixe à sa séquence, en aval, pour prévenir la dislocation d’Yop du canal de sécrétion.
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Chapitre 3 : Régulation du système de sécrétion de type trois
Ce système d'exportation des protéines jouent un rôle prémordial dans l'infection humaine par des bactéries à Gram négatif telles que Salmonella, Shigella, Yersinia, Escherichia coli, Pseudomonas et autres espèces (Coburn et al. 2007). Il est devenu une cible pour développer des médicaments anti-infectieux. Néanmoins les SSTTs sont des systèmes très complexes et composés d'un grand nombre de protéines. Il semble que cette arme pourrait aussi poser un problème pour l'agent pathogène lui-même, soit parce qu'elle est métaboliquement très coûteuse ou parce qu’elle peut devenir une cible des défenses de l'hôte. Des études récentes ont révélé que le système immunitaire est capable de détecter la présence du SSTT. Wangdi et ses collaborateurs ont montré que l'infection pulmonaire de souris par une souche de P. aeruginosa dont le SSTT est intacte, déclenche une réponse inflammatoire en activant la caspase 1, alors que l'infection par une souche isogénique incapable de transloquer les toxines ne déclenche pas cette réponse (Wangdi et al. 2010). Ceci révèle le haut niveau de complexité des programmes d’interactions de l’agent pathogène ou de l’hôte qui ont co-évolués. De plus, la production de l’ensemble des protéines du SSTT est maintenue à un taux très faible. C’est à la suite du contact avec la cellule eucaryote que la sécrétion est activée et l’expression des protéines du SSTT est très rapidement augmentée. Ce phénomène nécessite une régulation génique très sophistiquée qui intègre de nombreux signaux environnementaux ainsi que de nombreux processus cellulaires. Particulièrement, la bactérie doit avoir un programme de régulation affiné qui active son SSTT, à la fois, au bon moment et au bon endroit.