systeme de secretion bacterienne

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Systèmes de sécrétion bactérienne Arichi Bouchra

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Mais celui-ci n'est véritablement reconnu qu'à partir du milieu du XIXe siècle à la suite des travaux de Louis PASTEUR et de ses élèves. Anton VAN LEEUWENHOEK (1632-1723 ), drapier hollandais et grand amateur de loupes et instruments d'optique, découvre et décrit entre 1674 et 1687 le monde microbien «les animalcules » En 1866, HAECKEL crée le terme de protistes (eucaryotes, procaryotes) pour désigner, entre le monde animal et le monde végétal, les êtres unicellulaires et les êtres pluricellulaires sans tissus différenciés En 1878, SEDILLOT crée le terme de microbes parm i lesquels on distinguera ensuite les bactéries proprement dites et les virus,, Découverte du monde microbien

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Qu’est ce qu’une bactérie? M icroscopique (20nm -1µm) U nicellulaire U biquitaire P rocaryote ( dépourvue du noyau) G rande capacité de multiplication (doublement de la population en 20mn ).

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Paroi Capsule Membrane Plasmique Ribosomes Cytoplasme Plasmide Flagelle Pili Granulation de réserve Chromosome(ADN) Figure1, schéma montre la structure de la bactérie

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l es spirochètes : Treponème (Syphilis ) F orme cylindrique F orme arrondie les coques: Streptocoques F orme incurvée ou spiralée les vibrions : Vibrio cholerae les bacilles: Salmonella Les formes des bactéries?

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Une caractéristique importante des bactéries est la paroi cellulaire qui permet La forme et protection contre le milieu extérieur. Les échange entre la bactérie et le milieu environnemental. La paroi bactérienne

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Basées sur la différence de la structure et de la composition chimique de cette paroi cellulaire, les bactéries peuvent être divisées en deux groupes : Gram négatif et Gram positif.

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Cytoplasme bactérien Milieu extérieur Périsplasme Membrane interne Membrane externe Macromolécules (protéines, nucléoprotéines) Les systèmes de sécrétion bactérienne

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La plus importante voie d’export de protéines ,(chez les archées, les eubactéries et les eucaryotes) Sa présence est indispensable puisque son absence est létale pour la bactérie. Il permet le passage des protéines vers le périplasme mais il est aussi un des systèmes qui permet l’insertion des protéines dans la membrane interne(mi) Le système SEC

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Le système comprend la protéine cytoplasmique SecA qui permet un apport d’énergie par l’hydrolyse de l’ATP nécessaire pour le fonctionnement de la machinerie, Le système SEC

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Le système Tat Twin Arginine Translocation. Découvert dans la membrane des Thylakoïdes du maïs, Un système alternatif fut mis en évidence chez E. Coli permettant la translocation de protéines repliées et activées au sein du cytoplasme et dont l’énergie dépend du ( ∆ Ph ) transmembranaire

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C e mode est incompatible avec la nécessité pour certaines enzymes de fixer des cofacteurs cytoplasmiques pour devenir actives, notamment les métalloenzymes des chaînes respiratoires liées à la face périplasmique des membranes. Le système Tat

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Classés selon - Composition en protéines - Leurs similitudes en acides aminés - Leurs mécanismes de fonctionnement Les types de systèmes de sécrétion Gram + Type VII (SST7)

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SST1 - La protéine ABC (ATP Binding Cassette), le moteur du système se localise au niveau de l’MI, La protéine MFP (Membrane Fusion Protein ) est l’adaptateur entre l’ME et l’IM - La protéine OMP formant le pore de l’ME. Se compose de trois protéines permettant la sécrétion d’ exoprotéines en une seule étape : Ha HA HA

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Les T1SS permettent la sécrétion de protéines de différentes tailles et fonctions. (ex: α hémolysine ( HlyA ) chez E. coli) OMP MFP ABC Cytoplasme bactérien Périsplasme MI ME SST1 Ha HA HA WAAAA

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A été identifié pour la première fois chez la bactérie K. Oxytoca en 1987. Consiste en un assemblage de 12 à 16 protéines différentes comprenant ATPase , une Protéine Chaperonne et une Peptidase Le sst2 met en jeu les deux systèmes de transport moléculaires : système SEC et TAT. SST2

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Sec ou Tat SST2 transférées à travers la membrane interne de la bactérie par les systèmes de transport SEC ou TAT Une fois dans le périplasme , les protéines sont ensuite transportées vers L’extérieur par le SST2 La sécrétion des protéines en deux étapes Exportation Sécrétion SST2 : un facteur important de virulence des bactéries pathogènes et sécrète des protéines dans l’environnement extracellulaire où elles sont capables de dégrader des composés des cellules hôtes ,(des protéines, des lipides et des sucres de la matrice extracellulaire), SST2

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SST3 Se compose d’une vingtaine de protéines formant une seringue permettant l’injection de protéines du cytoplasme de la bactérie directement dans la cellule de l’hôte où ils peuvent moduler une grande variété de fonction y compris les réponses immunitaire deux parties : le corps basal et son prolongement qui selon les cas prend différents noms (filament, pilus ou aiguille).

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- Un disque protéique , (ME) permettant la sécrétion de macromolécules Un disque protéique permet un lien entre l’MI et l’ME en formant un pore Une plateforme protéique , formée de protéines de la famille YscQ . en interaction avec le cytoplasme et l’MI, est en association avec l’ATPase de la plateforme , L’hydrolyse de l’ATP par l’ATPase permet de fournir de l’énergie à la sécrétion. Cette plateforme aurait aussi un rôle à jouer dans la reconnaissance des effecteurs, corps basal : SST3

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Disque protéique ATP Plateforme protéique Disque protéique Cytoplasme bactérien Milieu extérieur Périsplasme Membrane interne Membrane externe SST3

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SST4 Composé d’au moins 11 protéines Servent au transport de protéines les complexes macromoléculaires (composés de protéines seules ou bien associées à de l’ADN) formant un canal à travers la paroi bactérienne, On peut ainsi diviser les T4SS en trois familles

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Les systèmes de conjugaison permettant le transfert d’adn vers une cellule réceptrice cible en établissant un contact direct (conjugaison). Le système le mieux caractérisé est le système virb d’ agrobacterium tumefaciens (bactérie phytopathogène responsable de la formation de tumeurs du collet) Les systèmes de transport de protéines qui exportent les molécules effectrices du pathogène vers les cellules eucaryotes durant l’infection. La plupart de ces T4SS injectent leur substrat directement dans le cytosol de la cellule eucaryote comme pour les T3SS. Les systèmes dites de « compétence » assurant l’échange d’ADN avec le milieu extracellulaire Récemment, une autre famille de T4SS a été découverte qui permettrait le transfert d’îlot de pathogénicité entre les bactéries Cette sécrétion par les T4SS peut être dépendante du système Sec avec une étape périplasmique mais peut aussi se faire en une seule étape (du cytoplasme au milieu extracellulaire ou dans le cytosol de la cellule cible).

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SST4 Le pilus se localisant au niveau de la surface de la bactérie est composé de VirB2 et VirB5 . Le canal transmembranaire composé d’une dizaine de protéines VirB . VirB1 ( transglycolase permettant une lyse localisée de la paroi bactérienne pour permettre la mise en place du T4SS) VirB7 et VirB9 ( hétérodimère )localisé au niveau de l’ME, VirB8, VirB10 : protéines de l’IM avec un large segment périplasmique .

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Pilis Canal transmembranaire SST4 Cytoplasme bactérien Milieu extérieur Périsplasme Membrane interne Membrane externe

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SST5 structure et mode de biogénèse similaires des différentes protéines de ces systèmes . la particularité de fonctionner en absence d’ATP ,

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Les autotransporteurs sont constitués d’une seule protéine comprenant plusieurs domaines Domaine β Traverse la membrane externe bactérienne, Domaine passager Domaine extracellulaire Région de liaison Située entre ces deux domaines SST5

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SecD EFGY SEC Domaine B Domaine passager Région de liaison Molécule effectrice NTP SEC Atps Représentation schématique du système de sécrétion de type V Va Vb Vc Va : autotransporteur (AT-1) Vb : système à 2 protéines(tps) Vc : autotransporteur trimériqu ( AT-2)

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SST6 Ce système de sécrétion a été proposé par Pukatzki et ses collaborateurs (2006) Composé de 12 à 25 protéines Responsable de la sécrétion des protéines HCP ( H emolysin- C oregulated P rotein ) et est codé par les gènes Vas (virulence- associated secretion )

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La découverte de ce système étant récente, les données sur la composition, son mode d’assemblage et sa topologie sont très pauvres . A cause de cela, les hypothèses sur les caractéristiques des T6SSs sont très variées et peuvent se contredire d’un travail à un autre. SST6

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SST7 Composé de 12 à 25 protéines A été caractérisé pour la première fois chez Cholerae de Vibrio et Pseudomonas Aeruginosa Présent chez les bactéries Gram +

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En conséquence, les génomes de ces espèces encodent une famille de systèmes de sécrétion spécialisés collectivement appelés les systèmes de type VII section (T7SS) Bien que les bactéries Gram + ont seulement une seule membrane, certaines espèces, notamment les mycobactéries , ont une paroi cellulaire qui est fortement modifiée par les lipides, appelé Mycomembrane . SST7

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Ancré à la membrane interne de la lier c-terminales des effecteurs, qui sont invariablement sécrétée comme hétérodimères . Composé de protéines encore inconnues Formé par la protéine membranaire intégrale rv3877 canal de translocation membranaire interne canal distinct dans le mycomembrane Chaperone-like atpases Les modèles actuels de ce système suggèrent

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Conclusion Les bactéries sont présentes partout sur Terre ,sur le sol, les murs, dans l’eau, sur nos aliments et même a l’intérieur de notre organisme

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Malgré leur petitesse , elles jouent un rôle très important et immense dans notre vie , Bactéries pathogènes Bacille de koch (La tuberculose) clostridium tétanie (le tétanos) antibiotiques Bactéries inoffensives Digérer en dégradent certaines molécules d’aliments que nous ne savons pas dégrader Produisent en échange des molécules que nous absorbons(la vitamine K qui est en partie fabriquée par les bactéries de notre tube digestif (coagulation du sang) Mais beaucoup de bactéries sont inoffensives et utiles pour nous ,elles nous aident à:

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Elles sont responsables de la biodégradation sans ces bactéries, tout ce qui s’accumule sur terre depuis des millénaires formerait un amas de déchets qui atteindrait la lune. Fermentation Fabrication du fromage Pas de bactérie Pas de camembert

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Merc