Métabolisme de la paroi cellulaire, morphogenèse et résistance aux beta-lactamines

MurT/GatD

Le précurseur membranaire du peptidoglycane est synthétisé dans le cytoplasme par une succession de réactions enzymatiques. Chez de nombreuses espèces à Gram positif, avant la translocation à la surface cellulaire, le deuxième résidu du peptide est amidé (d’un D-glutamate en une D-iso-glutamine) par le complexe enzymatique essentiel MurT/GatD.
Nous étudions la relation structure/fonction de MurT/GatD de S. pneumoniae comme cible potentielle pour le développement de nouveaux antibiotiques.
Collaborations : C. Gravier-Pelletier, Univ. Paris Descartes ; L. Håvarstein, Univ. Ås, Norway ; T. Santos-Silva, Univ. Nova de Lisboa, Portugal ; W. Vollmer, Univ. Newcastle, UK.

Structure cristalline de MurT/GatD ; modèle de substrats dans le site actif ; aberration morphologique suite à la déplétion de MurT/GatD

Morlot et al. 2018 Nature Comm. 9, 3180.

Assemblage du peptidoglycane in vitro

Le peptidoglycane est assemblé à la surface de la cellule bactérienne par des enzymes appelées PLPs et SEDS, qui catalysent la polymérisation des chaînes glycanes (activité glycosyltransférase) et leur réticulation (activité transpeptidase). L’activité transpeptidase est inhibée par les antibiotiques beta-lactamines (pénicilline...). Nous étudions in vitro les mécanismes d’assemblage du peptidoglycane, en particulier l’activité transpeptidase des PLPs (protéines liant la pénicilline).
Collaboration : E. Breukink, Univ. Utrecht, The Netherlands.

Synthèse d’acides téichoïques in vivo

Nous nous intéressons à la façon dont la biosynthèse des deux polymères de la paroi cellulaire bactérienne est coordonnée et au rôle des acides téichoïques dans la biologie du pneumocoque. À cette fin, nous avons mis au point une nouvelle méthode de marquage fluorescent des acides téichoïques qui peut être combinée avec des techniques établies pour le marquage des peptidoglycanes.
Collaboration : Y.-S. Wong, Univ. Grenoble Alpes

Co-marquage des acides téichoïques et du peptidoglycane

Bonnet et al. 2018 ACS Chem. Biol. 13, 2010.

Localisation de FtsZ et autres protéines morphogénétiques

La forme des bactéries est déterminée par celle de leur paroi cellulaire. La localisation et l’activité des enzymes qui assemblent la paroi cellulaire sont régies par un certain nombre de protéines morphogénétiques. Nous étudions la localisation de ces protéines avec une précision sans précédent à l’aide de la microscopie super-résolutive de type PALM. Ces expériences sont menées sur différentes souches mutantes de laboratoire présentant des défauts morphologiques.
Collaborations : D. Bourgeois, Team Pixel (IBS) ; C. Grangeasse, MMSB Lyon.

Image l’anneau de division FtsZ limitée par la diffraction et super-résolue PALM

Jacq et al. 2015 mBio 6, e01108.

Assemblage du peptidoglycane in vivo

Nous développons de nouvelles méthodes de marquage pour étudier l’assemblage du peptidoglycane à très haute résolution spatio-temporelle par microscopie optique super-résolutive de type dSTORM. Des souches mutantes aux formes aberrantes sont étudiées pour découvrir les mécanismes de régulation et réviser les modèles de morphogenèse bactérienne.
Collaborations : Y.-S. Wong, Univ. Grenoble Alpes ; D. Bourgeois, Team Pixel (IBS) ; C. Grangeasse, MMSB Lyon.

Image de la région d’assemblage du peptidoglycane limitée par la diffraction et super-résolue dSTORM

Membranes

Les enzymes qui polymérisent la paroi cellulaire et la plupart des protéines morphogénétiques sont des protéines membranaires et le précurseur du peptidoglycane est lié à la membrane. Nous nous intéressons au rôle de la nature des lipides membranaires dans la morphogenèse. En utilisant une combinaison de sondes lipidiques fluorescentes, nous avons découvert l’existence de différentes phases lipidiques physiques localisées selon la géométrie cellulaire. Les phases lipidiques peuvent à leur tour localiser les protéines morphogénétiques.
Collaboration : J. Jouhet, BIG CEA Grenoble.

Ségrégation de lipides en phase Lalpha (marqué au DOPE rouge) aux hémisphères ; FtsZ en vert

Résistance aux beta-lactamines

La résistance à la pénicilline du pneumocoque résulte de l’expression de PBLPs endogènes modifiées (protéines liant la pénicilline), qui sont les enzymes transpeptidases qui réticulent le peptidoglycane. Nous étudions la relation entre les substitutions d’acides aminés des PLPs, leur réactivité avec les beta-lactamines et leur activité transpeptidase.

Distribution des substitutions d’acides aminés dans PBP2b d’une souche de pneumocoque résistante à la pénicilline

Calvez et al. 2017 J. Biol. Chem. 292, 2854.