Soutenance de thèse de Solène BEAUVOIS

Les différentes espèces bactériennes se livrent une guerre pour la colonisation de leur niche, notamment au sein du microbiote intestinal. Le système de sécrétion de type VI (SST6) est une nano-arbalète bactérienne membranaire injectant des toxines dans des cellules cibles. Elle est composée d’un complexe membranaire d'ancrage à l'enveloppe et recrute la baseplate permettant la polymérisation d'une queue contractile. La queue est constituée d’une gaine renfermant un tube interne, surmonté de la pointe perforatrice formée par les protéines VgrG et PAAR. Chez le pathogène entérique Escherichia coli entéroagrégatif (EAEC), la phospholipase Tle1 est responsable de l'activité antibactérienne du SST6. Cette toxine interagit directement avec la protéine VgrG pour son transport. La structure du complexe (VgrG)3-(Tle1)3 résolue à 2.6-Å par cryo-microscopie électronique a révélé comment la toxine se liait à l'aiguille de VgrG. Cette interaction inhibe l’activité phospholipase de Tle1, impliquant la dissociation du complexe dans la bactérie cible. De plus, nous avons montré que l'aiguille de VgrG était affutée par la protéine conique PAAR et identifié les résidus impliqués dans la liaison d'un atome de zinc à l'extrémité de la pointe. La protéine PAAR est nécessaire à l'activité antibactérienne du SST6. Nous avons observé par microscopie de fluorescence que PAAR était nécessaire à la localisation de la baseplate au complexe membranaire et à la polymérisation de la queue. La protéine de pointe PAAR est donc un composant structural critique du SST6, nécessaire à son assemblage. Enfin, nous avons montré l’importance du chargement de la toxine Tle1 sur VgrG pour l’assemblage du SST6.

Different bacterial species fight for the colonization of their niche, especially in the gut microbiota. The type VI secretion system (SST6) is a membrane-bound bacterial nano- crossbow that injects toxins into target cells. It is composed of a membrane complex that anchors it to the envelope and recruits the baseplate (TssKFGE, VgrG) allowing the polymerization of a contractile tail. The tail consists of a contractile sheath enclosing an inner tube, topped by the perforating tip formed by the VgrG and PAAR proteins. In the enteric pathogen enteroaggregative Escherichia coli (EAEC), the phospholipase Tle1 is responsible for the antibacterial activity of SST6. This toxin interacts directly with the VgrG protein for its transport. The structure of the (VgrG)3-(Tle1)3 complex, resolved at 2.6-Å by cryo-electron microscopy, revealed how the toxin binds to the VgrG needle. This interaction inhibits the phospholipase activity of Tle1, suggesting the dissociation of the complex in the target bacterium. In addition, we showed that the VgrG needle was sharpened by the PAAR conical protein and identified the residues involved in the binding of a zinc atom to the tip of the needle. We showed the necessity of the PAAR protein for SST6-dependent bacterial killing. We observed by fluorescence microscopy that PAAR is required for the baseplate localization to the membrane complex and for the tail polymerization. The PAAR spike protein is therefore a crucial structural component of the SST6, necessary for its assembly. Finally, we showed the importance of Tle1 toxin loading on VgrG for the assembly of EAEC SST6.