Projet ANR-15-CE32-0001 – Map-CellDiv : MapZ: caractérisation d'un nouveau mécanisme de régulation de la division cellulaire bactérienne
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Christophe Grangeasse (Bases Moléculaires et Structurales des Systèmes Infectieux)
Montant : 416999.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Un des défis actuels en microbiologie est la caractérisation des mécanismes de la division cellulaire. Ce processus nécessite la mise en place d’un réseau complexe d’interactions protéiques ainsi que la hiérarchisation de ces interactions. Chez la plupart des bactéries, la division cellulaire conduit à la formation de deux cellules filles identiques.  Ce processus de fission binaire nécessite l’identification du milieu de la cellule et le recrutement de la machinerie de division au centre de la cellule. Le premier composant de cette machinerie est la protéine de type tubuline FtsZ qui forme un anneau qui se referme afin de séparer les deux cellules. Une question fondamentale est donc de comprendre comment les bactéries identifient leur milieu pour positionner le site de division. A ce jour, la plupart des connaissances reposent uniquement sur des études réalisées chez quelques bactéries modèles et notamment Escherichia coli et Bacillus subtilis. Cependant, ces deux bactéries ne sont pas représentatives de la diversité des formes cellulaires, des modes de croissance et de développement des bactéries. De plus, les systèmes de positionnement du site de division chez Escherichia coli et Bacillus subtilis ne sont pas retrouvés chez de nombreuses bactéries. Enfin, plusieurs observations montrent que ces systèmes ne sont pas suffisants en eux même pour l’identification du centre de la cellule. C’est donc sans surprise qu’au cours des dernières années, des systèmes alternatifs ont été identifiés. C’est notamment le cas chez certaine proteobacteries et  actinobacteries . Ainsi, nous avons récemment mis en évidence un mécanisme complètement nouveau chez la bactérie Streptococcus pneumoniae. L’élément clé de ce système est une protéine de fonction inconnue que nous avons appelée MapZ et qui est conservée chez les streptococci, les lactococci et la plupart des enterococci. Nous avons montré que MapZ forme un anneau qui localise au site de division avant FtsZ. L’anneau MapZ se sépare en deux lors de l’allongement cellulaire et se comporte comme une balise moléculaire permanente du futur site de division. Le positionnement de MapZ repose sur la synthèse de la paroi cellulaire qui pousse mécaniquement les annaux de MapZ. MapZ interagit ensuite directement avec FtsZ pour fixer le site de division. Nous avons également observé que la phosphorylation de MapZ régule la formation et la fermeture de l’anneau FtsZ. Le but de ce projet est maintenant de déterminer au niveau moléculaire et cellulaire comment MapZ se positionne au milieu de la cellule et comment elle contrôle la fermeture de l’anneau FtsZ. Pour atteindre ces objectifs, nous utiliserons des approches multidisciplinaires combinant génétique bactérienne, biochimie des protéines, biologie structurale ainsi que des techniques avancés d’imagerie de la cellule vivante. Cette stratégie permettra d’obtenir une vision intégrée du mécanisme de positionnement du site de division dépendant de MapZ. Ce projet est divisé en trois taches principales dédiées (i) à la caractérisation des propriétés structurales du domaine extracellulaire de MapZ et de son mode d’interaction avec la paroi cellulaire, (ii) la caractérisation des partenaires de MapZ et de leur rôle au sein des machineries de division et de synthèse de la paroi cellulaire et (iii)  à la caractérisation du rôle de la phosphorylation de MapZ dans la fermeture de l’anneau FtsZ. Les données générées par ce projet permettront de décrypter un mécanisme nouveau et complétement diffèrent de ceux déjà identifiés et contribuera à l’évolution des connaissances fondamentale en sciences de la vie. S. pneumoniae étant un pathogène humain important, nous pouvons anticiper que nos données pourraient servir de base fondamentale à des projets plus appliqués pour développer des stratégies de lutte contre les infections bactériennes.