Résistance des bactéries aux antibiotiques : caractérisation d'un système d'efflux tripartite de type MFS

Bacterial antibiotic resistance: characterization of a tripartite MFS-type efflux system

• Auteur / Autrice : Marine Crouvizier
• Direction : Laetitia Daury
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie & de Biologie des Membranes & des Nano-objets
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Architecture de complexes membranaires et processus cellulaires

Mots clés

Mots clés libres

Résistance aux antibiotiques

Bactéries Gram-négatif

Microscopie électronique

Protéines membranaires

Antibiotic resistance

Membrane proteins

Electron microscopy

Gram-negative bacteria

Résumé

L'utilisation croissante de traitements antibiotiques pour lutter contre les infections bactériennes a favorisé l'émergence de souches résistantes et multi-résistantes aux antibiotiques. La lutte contre l'antibiorésistance est plus que jamais un des enjeux majeurs de santé publique, la pandémie de SARS-CoV-2 ayant entrainé une surconsommation d'antibiotiques, le développement de solutions originales pour combattre cette résistance est aujourd'hui obligatoire. Un des mécanismes de résistance repose sur l'efflux actif des antibiotiques qui a pour effet de réduire drastiquement leur accumulation intracellulaire et de fait de limiter leur action. Les systèmes d'efflux multi-drogues reconnaissent un large panel de substrats incluant toutes les classes d'antibiotiques. Chez les bactéries Gram-négatif, les systèmes d'efflux de type MFS (Major Facilitator Superfamily) impliquent l'assemblage fonctionnel de trois protéines membranaires différentes (transporteur et adaptateur insérés dans la membrane interne et canal de la membrane externe) et utilisent l'énergie du gradient de proton pour expulser l'antibiotique hors de la bactérie. Escherichia coli, pathogène Gram-négatif couramment associées à la résistance aux antibiotiques, s'appuie sur plusieurs systèmes d'efflux tripartites dont EmrAB-TolC, de la famille MFS, pour résister aux antibiotiques. Pour développer des stratégies efficaces contre ce système, il est nécessaire d'en déchiffrer les mécanismes moléculaires régissant leur assemblage mais aussi ceux impliqués dans le transport d'antibiotiques. Ce projet vise à déterminer la structure 3D haute résolution du système d'efflux MFS prototypique, EmrAB-TolC, peu étudié jusqu'à présent, afin de mieux comprendre le transport des antibiotiques par ces systèmes. Ces études en cryo-microscopie électronique (cryoEM) nous éclaireront sur les mécanismes d'assemblages et de fonctionnement des systèmes de type MFS et jetteront les bases pour définir les sites cibles nécessaire au développement d'inhibiteurs de ces systèmes.

The increasing use of antibiotic treatments to fight bacterial infections has encouraged the emergence of resistant and multi-resistant strains to antibiotics. The fight against antibiotic resistance is more than ever one of the major public health issues, the SARS-CoV-2 pandemic having led to overconsumption of antibiotics, the development of original solutions to combat this resistance is now mandatory. One of the resistance mechanisms is based on the active efflux of antibiotics which has the effect of drastically reducing their intracellular accumulation and thereby limiting their action. Multi-drug efflux systems recognize a wide range of substrates including all classes of antibiotics. In Gram-negative bacteria, the MFS-type (Major Facilitator Superfamily) efflux systems involve the functional assembly of three different membrane proteins (transporter and adaptor inserted in the inner membrane and channel in the outer membrane) and use the energy of the proton gradient to force the antibiotic out of the bacteria. Escherichia coli, a Gram-negative pathogen commonly associated with antibiotic resistance, relies on several efflux systems including those of the MFS family, like EmrAB-TolC, to resist antibiotics. To develop effective strategies against this system, it is necessary to decipher the molecular mechanisms governing their assembly and also those involved in the transport of antibiotics. This project aims to determine the high-resolution 3D structure of EmrAB-TolC efflux system, a prototype of MFS-type tripartite efflux Systems, little studied so far, in order to better understand the transport of antibiotics by these systems. These cryo-electron microscopy (cryoEM) studies will shed light on the mechanisms of assembly and on the function of MFS-type systems and lay the groundwork for defining the target sites needed to develop inhibitors of these systems.