Soutenance de thèse de Yassine CHERRAK

Les bactéries sont des microorganismes complexes capables de coloniser une vaste gamme d’environnements incluant les sols, les sources hydrothermales, les plantes et les êtres humains. Cette habileté est attribuée à l’utilisation de différentes armes moléculaires dont le système de sécrétion de type VI (T6SS). Le T6SS est un appareil de sécrétion responsable de la translocation de toxines au sein des bactéries et/ou des cellules eucaryotes adjacentes. Son activité permet l’élimination de microorganismes compétiteurs et permet entre autres l’accès des bactéries pathogènes vers des environnements essentiels à l’homéostasie de l’Homme tels que le microbiote intestinal. Le T6SS est une machinerie moléculaire retrouvée chez près d’un tiers des bactéries à Gram-négative. Il est ancré à la paroi bactérienne par l’intermédiaire d’un complexe membranaire sur lequel est liée une plateforme d’assemblage, ou baseplate, permettant la polymérisation d’une queue contractile. Pendant ma thèse, je me suis intéressé à la baseplate du T6SS chez notre modèle d’étude Escherichia coli entéro-agrégative (EAEC). Après avoir participé à la caractérisation de TssK et dévoilé son rôle de connecteur, nous avons révélé la stœchiométrie, l’ordre d’assemblage ainsi que la structure des autres protéines constituant la baseplate. Ces travaux ont permis d’augmenter nos connaissances fondamentales sur le fonctionnement de cette machinerie mais également de dévoiler une interface d’interaction dont l’interférence altère le fonctionnement du T6SS. En parallèle, je me suis intéressé au complexe membranaire afin d’étudier sa connexion avec la baseplate de symétrie différente. Cette étude a abouti à la caractérisation structurale du complexe membranaire du T6SS et à la mise en évidence d’un rôle prépondérant de la lipoprotéine TssJ qui, étonnamment, est absente chez certaines bactéries. L’une d’entre elles, A. baumannii, possède un T6SS caractérisé par la présence de protéines membranaires de fonction inconnue dont l’étude, entamée durant ma dernière année de thèse, suggère un mode d’ancrage et d’assemblage différent de celui d’EAEC.

Bacteria are microorganisms found in various environments. They have the extraordinary property to survive, adapt and proliferate into a plethora of ecosystems including the soils, hydrothermal sources, plants and human beings. Such mechanisms rely on a broad repertoire of secretion machineries dedicated to toxins export. Among these molecular weapons, the type VI secretion system (T6SS) is a contractile nano-machine found in one third of Gram-negative bacteria and targets both prokaryotic and eukaryotic cells. This device is used by pathogenic bacteria to induce virulence and/or to compete with other bacteria and get access to polymicrobial environments such as the highly dense human intestinal microbiota. The T6SS assembles a cytoplasmic bacteriophage-related-tail structure anchored to the cell envelope by a membrane complex. The tail is composed of an inner tube wrapped by a sheath whose contraction is thought to translocate the tube, the tip proteins and puncture the prey’s cell wall. The tail is built from an assembly platform, the baseplate, connected to the membrane complex and hence used as an evolutionary adaptor. During my thesis, I have characterized the poorly studied baseplate complex in our model enteroaggregative E. coli (EAEC). After describing the structural properties of TssK and its role as connector, we revealed the assembly pathway, the stoichiometry and the structure of the other baseplate proteins. These works increased significantly our fundamental comprehension of the T6SS dynamic and highlighted a key interface druggable with a small peptide. Meanwhile, I studied the membrane complex and its connection with the baseplate complex. This study lead to the high-resolution description of the membrane complex of EAEC and revealed a major role of the lipoprotein TssJ which, surprisingly, is absent in other bacteria such as Acinetobacter baumannii. The investigation of the non-canonical T6SS membrane complex of A. baumannii during my last PhD year suggests an anchoring and assembly mechanism different from EAEC’s.