Les bactéries pathogènes deviennent de plus en plus résistantes aux antibiotiques. Des alternatives doivent être trouvées et validées pour éviter de retomber dans l'ère pré-antibiotique. Le recours à des bactériophages, virus ennemis naturels des bactéries, est une des alternatives prometteuses, en agriculture, en médecine vétérinaire ainsi qu'en santé humaine. Soixante pour cent des phages connus sont composés d'une capside protégeant l'ADN viral et d'une longue queue flexible, qui sert à reconnaître l'hôte via une ou plusieurs protéines de liaison au récepteur RBP (Receptor Binding Protein) situées à l'extrémité de la queue. L'interaction RBP-récepteur déclenche l'infection : ouverture de la capside, perforation de la paroi bactérienne et injection de l'ADN viral dans le cytoplasme de l'hôte. Une fois injecté, l’ADN viral prend le contrôle de la bactérie et la convertit en une usine à produire des phages ; le cycle se termine par l’explosion de la bactérie et la libération des centaines de nouveau virions.
Dans cette étude, les chercheurs de l'Irig ont analysé l'infection de la bactérie E. coli par le bactériophage T5. Cette infection est initiée par la liaison irréversible de la protéine pb5, RBP de T5, à son récepteur bactérien, un transporteur de fer de la membrane externe de E. coli, FhuA. Grâce aux avancées en microscopie électronique, tant au niveau des microscopes et caméras, que des logiciels d’analyse des images, les chercheurs ont réussi à déterminer la structure de l'extrémité de la queue du phage T5 avant et après interaction avec FhuA reconstitué dans un petit patch de membrane (nanodisque), ainsi que la structure du complexe FhuA-pb5. Ces structures de résolution atomique permettent de comprendre comment l’interaction entre pb5 et FhuA, c’est à dire la reconnaissance de l'hôte par le phage, déclenche le processus d'infection. Cela précise les mécanismes moléculaires mis en jeu lors des différentes étapes, depuis l'interaction entre le phage et son récepteur bactérien, jusqu'à la perforation de la membrane externe de l'hôte, en passant par l'ouverture de la queue du phage et son ancrage à la membrane.
Ces études contribueront à un meilleur contrôle et une meilleure utilisation en santé, biotechnologie etc…, de ces nanomachines fascinantes que sont les bactériophages.
Mécanisme moléculaire du déclenchement de l’infection de
E. coli
par le bactériophage T5.
Structures en ruban de l’extrémité de la queue du phage T5 avant (1) et après (2) interaction avec FhuA.
De part et d’autre, images en coloration négative du phage T5 isolé (3), interagissant avec une minicellule (4) et (5) queue du phage T5 en interaction avec FhuA en nanodisque.
En bas, les étapes du mécanisme moléculaire sont détaillées de façon schématisée, signifié en rouge ou par des flèches, allant de la reconnaissance de l’hôte par le phage jusqu’à l’ouverture de la queue du phage, son ancrage à la membrane et la perforation de cette dernière.
OM : Outer-membrane, PG : Peptidoglycane