Nous cherchons à comprendre comment les interactions moléculaires dynamiques sont régulées dans le temps et dans l’espace pour former des machineries fonctionnelles qui établissent des ordres à long terme et des fonctions cellulaires chez les bactéries, avec un accent particulier sur le cytosquelette bactérien et sur l’enveloppe cellulaire, en première ligne des interactions entre l’environnement et l’hôte et le pathogène.
À cette fin, nous combinons des techniques de pointe à hautes résolutions de microscopie à fluorescence et de spectroscopie avec de puissantes approches génétiques, biophysiques, biochimiques et de biologie des systèmes pour déterminer les détails mécanistiques qui sous-tendent les fonctions cellulaires et de développement chez les bactéries. Nous étudions en particulier (mais pas uniquement) la bactérie modèle Gram-positive en forme de bâtonnet Bacillus subtilis et le pathogène Gram-négatif ESKAPE Pseudomonas aeruginosa (classé par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) comme pathogène de priorité 1 (critique) pour la R&D dans la recherche antimicrobienne). Nos travaux actuels suivent 3 axes de recherche principaux :
On sait peu de choses sur les mécanismes qui déterminent la forme des cellules, et les grandes questions concernant la morphogenèse sont les mêmes dans les systèmes procaryotes et eucaryotes. Comment l’information structurale est-elle acquise et maintenue ? Comment la forme de la cellule est-elle régulée dans l’espace et dans le temps ? Chez les bactéries, la paroi cellulaire extracellulaire (un réseau de polymères 3D à l’échelle du micromètre et la cible la plus importante des antibiotiques) et le cytosquelette intracellulaire de type actine (MreB) sont des déterminants majeurs de la forme de la cellule. Nous avons montré, avec d’autres, que les protéines MreB s’assemblent en nanofilaments associés à la membrane qui se déplacent de manière processive à la périphérie de la cellule et contrôlent la forme en organisant et en orientant les enzymes transmembranaires qui effectuent l’élongation des parois latérales dans l’espace extracellulaire. Les propriétés des assemblages de MreB, les détails mécanistiques qui sous-tendent leur fonction morphogénétique et l’interaction entre MreB, la membrane plasmique et les mécanismes de synthèse de la paroi cellulaire restent cependant à élucider.
Dans le cadre du projet principal de notre laboratoire, actuellement soutenu par une financement ERC-CoG et précédemment par une financement ERC-StG, nous étudions les détails mécanistiques qui sous-tendent la croissance de la paroi cellulaire, l’organisation de la membrane et la (les) fonction(s) de MreB en utilisant une combinaison d’approches in vivo et in vitro. La recherche sur les actines bactériennes est importante car certains mécanismes pourraient être conservés dans les organismes supérieurs et/ou fournir des indices évolutifs. Réciproquement, la recherche sur la paroi cellulaire propre aux bactéries est également très importante car elle fournit des stratégies potentielles pour le développement d’antimicrobiens à une époque où la multirésistance aux antibiotiques est devenue un problème de santé majeur. Nos objectifs à long terme sont de comprendre les principes généraux de la morphogenèse cellulaire bactérienne et des actines bactériennes afin de fournir des modèles mécanistes et de nouveaux rapporteurs pour le criblage de nouveaux antibiotiques.
Nous explorons également la biologie cellulaire des processus intervenant à travers la paroi cellulaire bactérienne et/ou nécessitant un remodelage de la paroi cellulaire. Il s’agit actuellement de l’infection par les phages, de la compétence génétique et de la sporulation. Il s’agit en général de projets collaboratifs principalement financés par l’ANR (Agence nationale de la recherche française)
Nous étudions le mode d’action des antibiotiques ciblant l’enveloppe cellulaire à la fois chez B. subtilis et chez P. aeruginosa, l’agent pathogène ESKAPE de priorité 1 de l’OMS.
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