Projet ANR-13-BSV8-0022 – TRAM : Dissection de la Machinerie de Transformation du Pneumocoque
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Patrice Polard (Laboratoire de Microbiologie et de Génétique Moléculaires)
Partenaires : Institut Pasteur; Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires; Signalisation, Noyaux et Innovations en Cancérologie
Montant : 400000.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : La recombinaison homologue de l’ADN (HR) – définie dans ses étapes précoces par l’échange d’un brin d’ADN (ADNsb) avec un autre brin de séquence similaire au sein d’un duplex d’ADN – est au coeur de la biologie des génomes de tous les êtres vivants. Elle est essentielle à la fois à leur plasticité et à leur maintenance. La RH est invariablement catalysée par une enzyme très conservée, la recombinase RecA, qui agit sous la forme d’un polymère assemblé et désassemblé de manière ordonnée le long des brins d’ADN échangés. Elle est assistée et controlée dans ses activités par de nombreux effecteurs. Parmi ceux-ci, certains sont plus particulièrement impliqués dans l’interaction initiale de la recombinase avec l’ADNsb. Ces initiateurs de la RH définissent les multiples voies de RH caractérisées jusqu’à présent. Le projet TRAM est un projet de recherche fondamentale qui vise à disséquer à l’échelle moléculaire le mécanisme de la voie particulière de RH lors du processus de la transformation génétique mis en place au cours de la compétence naturelle de la bactérie pathogène de l’homme Streptococcus pneumoniae (le pneumocoque).
La transformation génétique est processus de transfert horizontal de gène très répandu chez les bactéries, entièrement contrôlé et exécuté par la bactérie hôte. Elle participe activement à l’adaptation des bactéries à leur environnement en dirigeant les échanges génétiques entre espèces communes et différentes. Chez S. pneumoniae, elle est très probablement responsable du changement de sérotype capsulaires, réduisant l’efficacité des vaccins dirigés contre sa capsule. Elle procède en trois étapes : la capture d’ADN exogène à la surface des cellules compétentes, l’internalisation et la protection d’un seul brin d’ADN et son intégration au génome par RH. Chaque étape est réalisée par un groupe de protéines spécifiques, pour la plupart néo-synthétisées au cours de la compétence et proposées se pré-assembler en une machinerie unique à la membrane des cellules compétentes, le transformasome. La démonstration que la transformation génétique repose sur une voie spécifique de RH est récente. Elle résulte de l’étude fonctionnelle in vitro de la protéine DprA du pneumocoque, qui a révélée son rôle d’initiateur de la RH. En plus de RecA et de DprA, l’appareil de RH de S. pneumoniae intègre trois autres protéines, également spécifiquement induites en compétence. Il s’agit des protéines SsbB, CoiA et RadA, dont le rôle moléculaire dans la RH est à établir. 
Le projet TRAM vise à caractériser les fonctions individuelles et concertées de ces 5 protéines de l’appareil de RH de la transformation génétique. Ce projet pluridisciplinaire implique trois équipes complémentaires à la fois scientifiquement (pour l’étude biochimique, dynamique et structurale de complexes multiprotéiques) et techniquement (biochimie, Microcopie électronique, biologie structurale, génétique moléculaire, biologie cellulaire). Le projet bénéficie également de plusieurs résultats préliminaires déterminants pour atteindre ses 6 objectifs principaux, qui sont : i) La caractérisation moléculaire et structurale du mécanisme de chargement de RecA sur l’ADN simple brin par DprA; ii) L’analyse biochimique de la protéine de liaison à l’ADNsb SsbB dans les étapes précoces de la RH; iii) L’identification des rôles encore inconnus de CoiA et RadA; iv) La caractérisation in vitro du réseau d’interaction entre ces 5 protéines v) L’analyse de la dynamique de localisation sub-cellulaire de chacune de ces protéines dans les cellules compétentes; vi) ainsi que de l’ADNsb internallisé depuis de son entrée dans la cellule au niveau de la membrane jusqu’à sa recombinaison au niveau du chromosome. Ce projet centré sur la machinerie de RH dédiée à la plasticité génétique chez les bactéries, s’inscrit également dans le vaste cadre des études conduites sur les mécanismes de la dynamique des génomes.