Caractérisation moléculaire du mécanisme de contrôle de la taille du système de type VI

Molecular characterization of the type VI secretion system size-control mechanism

• Auteur / Autrice : Yoann Santin
• Direction : Eric Cascales
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 19/02/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Macromoléculaires (LISM) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Bleves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Lesterlin, Virginie Molle, Guy Cornelis
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cécile Morlot, Jean-François Collet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Origine de la vie

Systèmes de translocation des protéines

Cellules -- Motilité

Microbiologie

Mots clés libres

T6ss

Systèmes de sécrétion

TssA

Compétition

T6ss

Secretion system

TssA

Bacterial killing

Résumé

Les bactéries ont développé une variété de structures macromoléculaires spécialisées impliquées dans la motilité, l'adhésion cellulaire, la sécrétion de protéines / ADN ou la destruction bactérienne. Ces structures s'assemblent pour former des super-complexes, soit ancrés dans l'enveloppe bactérienne ou libérés dans l'environnement. Parmi eux, le système de sécrétion de type VI (T6SS) représente l'une des machines les plus puissantes pour tuer des compétiteurs. Ce système est composé d'un complexe membranaire inséré dans l'enveloppe bactérienne qui ancre une structure reliée aux bactériophages contractiles. Représenté comme une nano-arbalète, la contraction de cette structure permet la translocation d'effecteurs toxiques directement dans la cellule cible. Au cours de la biogenèse du T6SS, la queue du T6SS forme une longue structure traversant la cellule. Alors que la détermination de la longueur du T6SS n'était pas connue, mon projet de doctorat a été dédié à déterminer son mécanisme de contrôle . J'ai d'abord démontré que la largeur de la cellule dicte la longueur de la queue du T6SS. En utilisant un test de marquage de proximité in vivo , j'ai ensuite identifié un nouveau composant du T6SS, TagA.La caractérisation de TagA a révélé qu'il capture l'extrémité distale de la queue du T6SS une fois qu'il s'approche de la membrane opposée, empêchant l'incorporation d'autres sous-unités de la queue et maintenant la structure en mode «pré-tir». Au cours de mes trois années dans le laboratoire, j'ai fourni quelques indices sur le mécanisme précis de contrôle de la taille du T6SS, permettant de compléter le tableau des étapes tardives de la biogenèse T6SS.

Bacteria have developed a variety of specialized macromolecular structures involved in motility, cell adhesion, protein/DNA secretion or bacterial killing. These structures assemble to form super complexes, either anchored into the bacterial envelope or released in the environment. Among them, the type VI secretion system (T6SS) represents one of the most powerful machineries to efficiently kill competitors. This system is composed of a membrane complex anchored into the bacterial envelope that docks a contractile bacteriophage-related tail structure. Depicted as a nano-crossbow, the contraction of the T6SS tail structure allows effector delivery directly into the target cell. During the T6SS biogenesis, the T6SS tail forms a long structure spanning the cell. Since the T6SS length determination was not known, my Ph.D. project has been dedicated to determining the size-control mechanism of the T6SS tail. I first demonstrated that the cell width dictates the T6SS tail length, as tail polymerization is arrested at the opposite membrane. By using a in vivo proximity-labeling assay, I then identified a novel T6SS player, TagA. Characterization of TagA revealed that it captures the distal end of the T6SS tail once it approaches to the opposite membrane, preventing further tail subunits incorporation and maintaining the structure under a “pre-firing” mode. I then conducted a structure-function analysis of the TagA domains to better understand their contribution during T6SS activity. Over my three years in the lab, I provided some clues about the precise T6SS size-control mechanism, allowing to complete the picture of the late stages of T6SS biogenesis.