Systèmes de sécrétion bactérienne

Arichi Bouchra

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.

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 mondevégétal, les êtres unicellulaires et les êtres pluricellulaires sans tissus différenciés

En 1878, SEDILLOT crée le terme de microbes parmi lesquels on distinguera ensuite les bactéries proprement dites et les virus,,

Déc

ouve

rte

du m

onde

mic

robi

en

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).

Paroi

Capsule

Membrane Plasmique

Ribosomes Cytoplasme

Plasmide

Flagelle

Pili Granulation de réserve

Chromosome(ADN)

Figure1, schéma montre la structure de la bactérie

les spirochètes: Treponème (Syphilis)

Forme cylindriqueForme arrondie

les coques: Streptocoques

Forme incurvée ou spiralée

les vibrions : Vibrio choleraeles bacilles: Salmonella

Les formes des bactéries?

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.

La paroi bactérienne

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.

Cytoplasme bactérien

Milieu extérieur

Périsplasme

Membrane interne

Membrane externe

Macromolécules (protéines, nucléoprotéines)

Les systèmes de sécrétion bactérienne

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 SEC

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

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.

Le système Tat

Classés selon - Composition en protéines - Leurs similitudes en acides aminés - Leurs mécanismes de fonctionnement

Gram -

Type II (SST2)

Type III (SST3)

Type IV (SST4)

Type V (SST5)

Types VI (SST6)

Type I (SST1)

Les types de systèmes de sécrétion

Gram +

Type VII

(SST7)

SST1

- 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.

Se compose de trois protéines permettant la sécrétion

d’exoprotéines en une seule étape :

Ha HA HA

Les T1SS permettent la sécrétion de protéines de différentes tailles et fonctions. (ex: α hémolysine (HlyA) chez E. coli)

OMP

MFP

ABC

Cytoplasme bactérien

Périsplasme

MI

ME

SST1

Ha HA HAWAAAA

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

Sec ou Tat

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 Exportation

Sécrétion

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),

SST2

SST3o 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).

- 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,

corps basal : SST3

Disque protéique

ATP

Plateforme protéique

Disque protéique

Cytoplasme bactérien

Milieu extérieur

Périsplasme

Membrane interne

Membrane externe

SST3

SST4o 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 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’agrobacterium tumefaciens (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).

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.

Pilis

Cana

l tr

ansm

embr

anai

re

SST4

Cytoplasme bactérien

Milieu extérieur

Périsplasme

Membrane interne

Membrane externe

SST5

structure et mode de biogénèse similaires des différentes protéines de ces systèmes.

la particularité de fonctionner en absence d’ATP,

Les autotransporteurs sont constitués d’une seule protéine comprenant plusieurs domaines Dom

aine β

Traverse la membrane externe

bactérienne, Domaine passager

Domaine extracellulaire Régi

on de

liaison

Située entre ces deux domaines

SST5

SecDEFGY

SEC

Domaine B

Domaine passager

Région de liaisonMolécule effectrice

NTPSEC

Atps

Représentation schématique du système de sécrétion de type V

Va Vb Vc

Va : autotransporteur(AT-1)Vb: système à 2 protéines(tps) Vc :autotransporteur trimériqu ( AT-2)

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)

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.

SST6

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 +

En conséquence, les génomes de ces espèces encodent une famille de systèmes de sécrétion spécialisés collectivement appelés les systèmes de type VII section (T7SS)

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.

SST7

Ancré à la membrane interne de la lier c-terminales

des effecteurs, qui sont invariablement sécrétée comme hétérodimères.

Composé de protéines encore

inconnues

Formé par la protéine membranaire intégrale

rv3877

canal de

translocation membranaire interne canal

distinct dans

le mycomembra

ne Chaperone-like

atpases

Les modèles actuels de ce

système suggèrent

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

Malgré leur petitesse , elles jouent un rôle très important et immense dans

notre vie ,Bact

érie

s pa

thog

ènes

Bacille de koch (La tuberculose)

clostridium tétanie (le tétanos)

antibiotiques

Bactéries inoffensives

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)

Mais beaucoup de bactéries sont inoffensives et utiles pour nous ,elles

nous aident à:

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

Merc