Systèmes de sécrétion bactérienne

1. ArichiBouchra Systèmes de sécrétion bactérienne

2. Anton VAN LEEUWENHOEK (1632-1723), drapier hollandais et grand amateur de loupes et instruments d'optique, découvre et décrit entre 1674 et 1687 le monde microbien «les animalcules » En 1866, HAECKEL crée le terme de protistes (eucaryotes, procaryotes) pour désigner, entre le monde animal et le monde végétal, les êtres unicellulaires et les êtres pluricellulaires sans tissus différenciés Découverte du monde microbien Mais celui-ci n'est véritablement reconnu qu'à partir du milieu du XIXe siècle à la suite des travaux de Louis PASTEUR et de ses élèves. En 1878, SEDILLOT crée le terme de microbes parmi lesquels on distinguera ensuite les bactéries proprement dites et les virus,,

3. Qu’est ce qu’une bactérie? • Microscopique (20nm -1µm) • Unicellulaire • Ubiquitaire • Procaryote ( dépourvue du noyau) • Grande capacité de multiplication (doublement de la population en 20mn).

4. Capsule Paroi Membrane Plasmique Cytoplasme Ribosomes Plasmide Flagelle Chromosome(ADN) Granulation de réserve Pili Figure1, schéma montre la structure de la bactérie

5. Les formes des bactéries? Forme incurvée ou spiralée Forme cylindrique Forme arrondie les vibrions : Vibriocholerae les coques: Streptocoques les bacilles: Salmonella les spirochètes: Treponème(Syphilis)

6. La paroi bactérienne • Une caractéristique importante des bactéries est la paroi cellulaire qui permet • La forme et protection contre le milieu extérieur. • Les échange entre la bactérie et le milieu environnemental.

7. Basées sur la différence de la structure et de la composition chimique de cette paroi cellulaire, les bactéries peuvent être divisées en deux • groupes : Gram négatif et Gram positif.

8. Les systèmes de sécrétion bactérienne Milieu extérieur Membrane externe Périsplasme Membrane interne Cytoplasme bactérien Macromolécules (protéines, nucléoprotéines)

9. Le système SEC • La plus importante voie d’export de protéines,(chez les archées, les eubactéries et les eucaryotes) • Sa présence est indispensable puisque son absence est létale pour la bactérie. • Il permet le passage des protéines vers le périplasme mais il est aussi un des systèmes qui permet l’insertion des protéines dans la membrane interne(mi)

10. Le système SEC • Le système comprend la protéine cytoplasmiqueSecAqui permet un apport d’énergie par l’hydrolyse de l’ATP nécessaire pour le fonctionnement de la machinerie,

11. Le système Tat TwinArginine Translocation. • Découvert dans la membrane des Thylakoïdes du maïs, • Un système alternatif fut mis en évidence chez E. Coli permettant la translocation de protéines repliées et activées au sein du cytoplasme et dont l’énergie dépend du (∆ Ph) transmembranaire

12. Le système Tat • Ce mode est incompatible avec la nécessité pour certaines enzymes de fixer des cofacteurs cytoplasmiques pour devenir actives, notamment les métalloenzymes des chaînes respiratoires liées à la face périplasmiquedes membranes.

13. Les types de systèmes de sécrétion • Type VII (SST7) • Gram + Classés selon - Composition en protéines - Leurs similitudes en acides aminés - Leurs mécanismes de fonctionnement

14. SST1 Se compose de trois protéines permettant la sécrétion d’exoprotéines en une seule étape : • - La protéine ABC (ATP Binding Cassette), le moteur du système se localise au niveau de l’MI, • La protéine MFP (Membrane Fusion Protein) est l’adaptateur entre l’ME et l’IM • - La protéine OMP formant le pore de l’ME. Ha HAHA

15. SST1 Les T1SS permettent la sécrétion de protéines de différentes tailles et fonctions. (ex: α hémolysine (HlyA) chez E. coli) OMP ME MFP Périsplasme Ha HAHA WAAAA ABC MI Cytoplasme bactérien

16. SST2 • A été identifié pour la première fois chez la bactérie K. Oxytocaen 1987. • Consiste en un assemblage de 12 à 16 protéines différentes comprenant ATPase, une Protéine Chaperonne et une Peptidase • Le sst2 met en jeu les deux systèmes de transport moléculaires : système SEC et TAT.

17. SST2 Sécrétion SST2 transférées à travers la membrane interne de la bactérie par les systèmes de transport SEC ou TAT Une fois dans le périplasme, les protéines sont ensuite transportées vers L’extérieur par le SST2 La sécrétion des protéines en deux étapes Sec ou Tat Exportation SST2 : un facteur important de virulence des bactéries pathogènes et sécrète des protéines dans l’environnement extracellulaire où elles sont capables de dégrader des composés des cellules hôtes,(des protéines, des lipides et des sucres de la matrice extracellulaire),

18. SST3 • Se compose d’une vingtaine de protéines formant une seringue permettant l’injection de protéines du cytoplasme de la bactérie directement dans la cellule de l’hôte où ils peuvent moduler une grande variété de fonction y compris les réponses immunitaire • deux parties : • le corps basal et son prolongement qui selon les cas prend différents noms (filament, pilus ou aiguille).

19. SST3 corps basal : • - Un disque protéique, (ME) permettant la sécrétion de macromolécules • Un disque protéique permet un lien entre l’MI et l’ME en formant un pore • Une plateforme protéique, formée de protéines de la famille YscQ. en interaction avec le cytoplasme et l’MI, est en association avec l’ATPase de la plateforme , • L’hydrolyse de l’ATP par l’ATPase permet de fournir de l’énergie à la sécrétion. Cette plateforme aurait aussi un rôle à jouer dans la reconnaissance des effecteurs,

20. SST3 Milieu extérieur Disque protéique Membrane externe Disque protéique Périsplasme Plateforme protéique Membrane interne ATP Cytoplasme bactérien

21. SST4 • Composé d’au moins 11 protéines • Servent au transport de protéines les complexes macromoléculaires (composés de protéines seules ou bien associées à de l’ADN) formant un canal à travers la paroi bactérienne, • On peut ainsi diviser les T4SS en trois familles

22. Les systèmes de conjugaison permettant le transfert d’adn vers une cellule réceptrice cible en établissant un contact direct (conjugaison). • Le système le mieux caractérisé est le système virb d’agrobacteriumtumefaciens (bactérie phytopathogène responsable de la formation de tumeurs du collet) • Les systèmes de transport de protéines qui exportent les molécules effectrices du pathogène vers les cellules eucaryotes durant l’infection. • La plupart de ces T4SS injectent leur substrat directement dans le cytosol de la cellule eucaryote comme pour les T3SS. • Les systèmes dites de « compétence » assurant l’échange d’ADN avec le milieu extracellulaire • Récemment, une autre famille de T4SS a été découverte qui permettrait le transfert d’îlot de pathogénicité entre les bactéries • Cette sécrétion par les T4SS peut être dépendante du système Sec avec une étape périplasmique mais peut aussi se faire en une seule étape (du cytoplasme au milieu extracellulaire ou dans le cytosol de la cellule cible).

23. SST4 • Le pilusse localisant au niveau de la surface de la bactérie est composé de VirB2 et VirB5. • Le canal transmembranaire composé d’une dizaine de protéines VirB. • VirB1(transglycolase permettant une lyse localisée de la paroi bactérienne pour permettre la mise en place du T4SS) • VirB7 et VirB9 (hétérodimère )localisé au niveau de l’ME, • VirB8, VirB10 : protéines de l’IM avec un large segment périplasmique.

24. SST4 Pilis Milieu extérieur Membrane externe Canal transmembranaire Périsplasme Membrane interne Cytoplasme bactérien

25. SST5 • structure et mode de biogénèse similaires des différentes protéines de ces systèmes. • la particularité de fonctionner en absence d’ATP,

26. SST5 • Les autotransporteurs sont constitués d’une seule protéine comprenant plusieurs domaines Domaine β Traverse la membrane externe bactérienne, Domaine passager Domaine extracellulaire Région de liaison Située entre ces deux domaines

27. Va Vc Vb Atps SecD EFGY SEC Va: autotransporteur(AT-1) Vb: système à 2 protéines(tps) Vc :autotransporteurtrimériqu ( AT-2) NTP Domaine B SEC Domaine passager Région de liaison Molécule effectrice Représentation schématique du système de sécrétion de type V

28. SST6 Ce système de sécrétion a été proposé par Pukatzki et ses collaborateurs (2006) Composé de 12 à 25 protéines Responsable de la sécrétion des protéines HCP (Hemolysin-CoregulatedProtein) et est codé par les gènes Vas (virulence-associatedsecretion)

29. SST6 • La découverte de ce système étant récente, les données sur la composition, son mode d’assemblage et sa topologie sont très pauvres. • A cause de cela, les hypothèses sur les caractéristiques des T6SSs sont très variées et peuvent se contredire d’un travail à un autre.

30. SST7 • Composé de 12 à 25 protéines • A été caractérisé pour la première fois chez Choleraede Vibrio etPseudomonas Aeruginosa • Présent chez les bactéries Gram +

31. SST7 • Bien que les bactéries Gram + ont seulement une seulemembrane, certaines espèces, notamment les mycobactéries, ont une paroi cellulaire qui est fortement modifiée par les lipides, appelé Mycomembrane. • En conséquence, les génomes de ces espèces encodent une famille de systèmes de sécrétion spécialisés collectivement appelés les systèmes de typeVII section (T7SS)

32. canal de translocation membranaire interne Formé par la protéine membranaire intégrale rv3877 canal distinct dans le mycomembrane Les modèles actuels de ce système suggèrent Composé de protéines encore inconnues Chaperone-likeatpases Ancré à la membrane interne de la lier c-terminales des effecteurs, qui sont invariablement sécrétée comme hétérodimères.

33. Conclusion Les bactéries sont présentes partout sur Terre ,sur le sol, les murs, dans l’eau, sur nos aliments et même a l’intérieur de notre organisme

34. Mais beaucoup de bactéries sont inoffensives et utiles pour nous ,elles nous aident à: Bactéries inoffensives Malgré leur petitesse , elles jouent un rôle très important et immense dans notre vie , Bacille de koch (La tuberculose) Bactéries pathogènes antibiotiques Digérer en dégradent certaines molécules d’aliments que nous ne savons pas dégrader Produisent en échange des molécules que nous absorbons(la vitamine K qui est en partie fabriquée par les bactéries de notre tube digestif (coagulation du sang) clostridium tétanie (le tétanos)

35. Elles sont responsables de la biodégradation sans ces bactéries, tout ce qui s’accumule sur terre depuis des millénaires formerait un amas de déchets qui atteindrait la lune. Fermentation Fabrication du fromage Pas de bactérie Pas de camembert

36. Merc