Systèmes de sécrétion bactérienne

Arichi Bouchra
Systèmes de sécrétion bactérienne
Découverte du monde microbien
LEEUWENHOEK
EnAnton
1866,VAN
HAECKEL
crée le
(1632-1723),
terme
de protistes (eucaryotes,
procaryotes)
pour désigner,
drapier hollandais
et grand
entre
le monde
animaletet le
amateur
de loupes
monde
instruments d'optique,
végétal,
les êtres
unicellulaires
découvre
et décrit
entre et
les1674
êtres pluricellulaires
sans
et 1687 le monde
tissus
différenciés
microbien
«les animalcules »
Mais celui-ci n'est
En 1878, SEDILLOT crée
véritablement reconnu
le terme de microbes parmi
qu'à partir du milieu du
lesquels on distinguera
XIXe siècle à la suite des
ensuite les bactéries
travaux de Louis
proprement dites et les
PASTEUR et de ses
virus,,
élèves.
Qu’est ce qu’une bactérie?
o Microscopique (20nm -1µm)
o Unicellulaire
o Ubiquitaire
o Procaryote ( dépourvue du noyau)
o Grande
capacité
de
multiplication
(doublement de la population en 20mn).
Capsule
Paroi
Membrane Plasmique
Ribosomes
Cytoplasme
Plasmide
Flagelle
Chromosome(ADN)
Pili
Granulation de réserve
Figure1, schéma montre la structure de la bactérie
Les formes des bactéries?
Forme
incurvée
ou spiralée
Forme
cylindrique
arrondie
les vibrions : Vibrio cholerae
les coques:
bacilles: Streptocoques
Salmonella
les spirochètes: Treponème (Syphilis)
La paroi bactérienne
o 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.
o 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.
Les systèmes de sécrétion bactérienne
Milieu extérieur
Membrane externe
Périsplasme
Membrane interne
Cytoplasme bactérien
Macromolécules
(protéines, nucléoprotéines)
Le système SEC
o La plus importante voie d’export de protéines,(chez les
archées, les eubactéries et les eucaryotes)
o Sa présence est indispensable puisque son absence est
létale pour la bactérie.
o 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)
Le système SEC
o Le système comprend la protéine
cytoplasmique SecA qui permet un apport
d’énergie par l’hydrolyse de l’ATP
nécessaire pour le fonctionnement de la
machinerie,
Le système Tat
Twin Arginine Translocation.
o Découvert dans la membrane des Thylakoïdes du maïs,
o 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
Le système Tat
o 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 périplasmique des membranes.
Les types de systèmes de sécrétion
Classés selon - Composition en protéines
- Leurs similitudes en acides aminés
- Leurs mécanismes de fonctionnement
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
Ha HA
l’adaptateur entre l’ME et l’IM
HA
- La protéine OMP formant le pore de l’ME.
SST1
Les T1SS permettent la sécrétion de protéines de différentes tailles
et fonctions. (ex: α hémolysine (HlyA) chez E. coli)
ME
OMP
Périsplasme
MFP
MI
ABC
Cytoplasme bactérien
Ha HA
HA
WAAAA
SST2
o A été identifié pour la première fois chez la bactérie K. Oxytoca
en 1987.
o Consiste en un assemblage de 12 à 16 protéines différentes
comprenant ATPase, une Protéine Chaperonne et une Peptidase
o Le sst2 met en jeu les deux systèmes de transport moléculaires :
système SEC et TAT.
SST2
SST2
Sécrétion
transférées
à travers
la membrane
Une
fois dans
le périplasme,
les
La
sécrétion
des
protéines
interne de
bactérie
par les
protéines
sontlaensuite
transportées
en
deux
systèmes
de transport
SEC ou TAT
vers
L’extérieur
par étapes
le SST2
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),
SST3
o 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
o deux parties :
le corps basal et son prolongement qui selon les cas prend
différents noms (filament, pilus ou aiguille).
corps basal :
SST3
- 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,
SST3
Milieu extérieur
Membrane externe
Périsplasme
Membrane interne
Disque
protéique
Disque
protéique
Plateforme
protéique
ATP
Cytoplasme bactérien
SST4
o Composé d’au moins
11 protéines
o 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,
o On peut ainsi diviser les T4SS en trois familles
 Les systèmes
systèmes dites
de
de conjugaison
transport
de « compétence
depermettant
protéines
» assurant
lequi
transfert d’adn
exportent
l’échange
d’ADN
les molécules
vers
avecunele cellule
milieu
effectrices
réceptrice
extracellulaire
du pathogène
cible en
 Cettevers
sécrétion
par
les
T4SS
peut
être
dépendante
du
établissant
les cellules
un contact
eucaryotes
directdurant
(conjugaison).
l’infection.
système
Sec avec une
périplasmique
peutaaussi
 Récemment,
uneétape
autre
famille demais
T4SS
été
se faire
en
une
seule
étape
(du
cytoplasme
au
milieu
Le système
La
découverte
plupart lequi
demieux
ces
permettrait
T4SS
caractérisé
injectent
le transfert
est leur
le système
substrat
d’îlot de
extracellulaire
ou
dans
le
cytosol
de
la
cellule
cible).
virb d’agrobacterium
directement
pathogénicité
dans
entrelelescytosol
bactéries
tumefaciens
de la cellule(bactérie
eucaryote
phytopathogène
comme
pour les T3SS.
responsable de la formation de
tumeurs du collet)
SST4
 Le pilus se 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.
SST4
Pilis
Membrane externe
Périsplasme
Membrane interne
Cytoplasme bactérien
Canal
transmembranaire
Milieu extérieur
SST5
Autotransporteurs
(Va ou AT-1)
Les
familles du
système V
 structure et mode de biogénèse
similaires des différentes protéines de
ces systèmes.
 la particularité de fonctionner en
absence d’ATP,
Système chaperonne-
les systèmes à deux
usher (Vc ou AT-2).
partenaires (Vb)
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
Va
Atps
Vb
Vc
SecD
EFGY
SEC
Va : autotransporteur(AT-1)
NTP
Vb: système à 2 protéines(tps)
Vc :autotransporteur trimériqu ( AT-2)
SEC
Domaine B
Domaine passager
Molécule effectrice
Région de liaison
Représentation schématique du système de sécrétion de type V
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-Coregulated Protein) et est codé par les
gènes Vas (virulence-associated secretion)
SST6
o La découverte de ce système étant récente, les
données sur la composition, son mode
d’assemblage et sa topologie sont très pauvres.
o A cause de cela, les hypothèses sur les
caractéristiques des T6SSs sont très variées et
peuvent se contredire d’un travail à un autre.
SST7
 Composé de 12 à 25 protéines
 A été caractérisé pour la première fois chez Cholerae
de Vibrio et Pseudomonas Aeruginosa
 Présent chez les bactéries Gram +
SST7
Bien que les bactéries Gram + ont seulement une seule
membrane, 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 type VII section (T7SS)
canal de
translocation
membranair
e interne
Formé par la protéine membranaire intégrale rv3877
canal distinct
dans le
mycomembra
ne
Les modèles
actuels
de
ce
Composé de protéines encore inconnues
système suggèrent
Chaperone
-like
atpases
Ancré à la membrane interne de la lier c-terminales des
effecteurs, qui sont invariablement sécrétée comme
hétérodimères.
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
Mais beaucoup de bactéries sont
inoffensives et utiles pour nous ,elles nous
aident à:
Bactéries
inoffensives
Bactéries
pathogènes
Bacille de,koch
Malgré leur petitesse
elles jouent un
(La tuberculose)
rôle très important et immense dans
antibiotiques
notre vie ,
Digérer en dégradent
certaines molécules
d’aliments que nous ne
savons pas dégrader
clostridium tétanie
Produisent
(le tétanos)
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)
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
Merc