POEM@home s'intéresse aux "seringues moléculaires" des bactéries phytopathogènes

Le projet allemand POEM@home a débuté l'étude du système de sécrétion de type III des bactéries (T3SS, type III secretion system). Chez de nombreuses espèces bactériennes, ce système de sécrétion constitue l'un des principaux facteurs de virulence. Parmi les bactéries utilisant cette propriété, on peut notamment citer :

- Les shigelles qui contaminent la nourriture et sont responsables de la dysenterie bacillaire, une maladie qui se manifeste par des diarrhées aiguës. Chaque année, on estime que cette maladie infectieuse touche plus de 165 millions d'individus et entraine la mort de plus d'un million de personnes.

- Escherichia coli, une bactérie intestinale qui empoisonne la nourriture et provoque des diarrhées. Chaque année, une souche de cette bactérie (Escherichia coli entéro-toxigéniques ou ETEC) infecte 200 millions de personnes et entraine le décès de 380.000 personnes, la plupart dans les pays en voie de développement.

- Les salmonelles, des entérobactéries qui entrainent l'apparition de fièvres typhoïdes et paratyphoïdes. Chaque année, on estime que ces bactéries intoxiquent 30 millions d'individus et entrainent la mort de 250.000 personnes.

- Yersinia pestis, la bactérie responsable de la peste et notamment de la peste noire qui décima 30% de la population européenne au XIV ème siècle.

- Le bacille pyocyanique (Pseudomonas aeruginosa), un germe très fréquent en milieu hospitalier et qui est souvent fatal (le taux de mortalité atteint 50% chez les patients vulnérables). Ce bacille est naturellement très résistante aux antibiotiques, c'est l'une des bactéries les plus difficiles à traiter cliniquement qui est de plus en plus responsable d'infections nosocomiales.

- Chlamydia, une famille de bactéries responsable d'une maladie sexuellement transmissible ainsi que la cause infectieuse de cécité la plus fréquente dans le monde (la trachome est causée par Chlamydia trachomatis)

Un système de sécrétion de type III agit comme une véritable seringue moléculaire. Il permet d'injecter des protéines spécifiques (appelées effecteurs) dans les cellules hôtes de l'organisme afin de renforcer la virulence de la bactérie. Par exemple, les salmonelles utilisent un système de sécrétion de type III pour injecter des actines polymérisés dans les cellules épithéliales. Les protéines injectées modifient la structure des membranes cellulaires pour permettre aux salmonelles d'entrer dans ces cellules.

POEM@home s'intéressera particulièrement au signal de sécrétion T3SS, c'est à dire les motifs structuraux pris par le système T3SS pour reconnaitre et utiliser les effecteurs afin de réaliser la sécrétion. Ces interactions sont intéressantes car c'est l'événement clé du processus infectieux. La perturbation de cette interaction pourrait empêcher la bactérie de s'introduire à l'intérieur de la cellule hôte. La nature du signal de sécrétion n'est pas connu. On ne connait que très de chose sur la structure tridimensionnelle du signal T3SS. Des théories contradictoires ont été formulées dans la littérature scientifique. La compréhension du signal de sécrétion représenterait une avancée significative dans l'étude des bactéries pathogènes et, comme nous l'avons vu précédemment, ces connaissances pourraient permettre la création de nouvelles familles d'antibiotiques (éventuellement, une petite molécule conçue pour interrompre la liaison moléculaire entre l'effecteur et le système de sécrétion de type 3).  En repliant les peptides proposés et d'autres peptides non impliqués, nous voulons obtenir des informations structurales sur les mécanismes qui permettent la sécrétion.

Les bactéries infectieuses qui utilisent le système de sécrétion de type III sont la cause de maladies graves infectant chaque année des centaines de millions d'individus. Ces bactéries sont également une grande cause de mortalité. La plupart des victimes de ces infections sont de jeunes enfants dans les pays en voie de développement. Les patients dont le système immunitaire est altéré (par exemple les personnes qui ont contracté le SIDA) sont également directement touchés par ces maladies. La progression alarmante des bactéries résistantes aux antibiotiques provoque une situation d'urgence qui exige l'invention de nouvelles méthodes pour combattre ces bactéries. L'Organisation Mondiale de la Santé a identifié les maladies diarrhéiques comme un problème majeur pour la santé de la population mondiale. L'institution appelle au développement immédiat de nouvelles stratégies pour combattre ces maladies. Les résultats de cette phase de calcul revéleront de nouvelles perspectives pour le développement des antibiotiques.