• Langue : Anglais
• Discipline : Biologie structurale
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 04/12/2012

Résumé en langue originale

Le thème scientifique de ma recherche post-doctorale est la biologie structurale des interactions protéine-glucides. Au cours du doctorat, j'ai résolu de multiples structures cristallines qui répondaient à des questions fondamentales sur les bases moléculaires de la spécificité de la lectine végétale Leguminosae envers les glucides. Dans mes premières années post-doctorales, je me suis intéressée à l'étude des lectines bactériennes de type fimbriae impliquées dans les infections des parois épithéliales de plusieurs espèces de mammifères. Début 2000, j'ai initié le clonage, la purification et la caractérisation structurale de l'adhésine des F17-fimbriae, conduisant en 2003 à la publication de la structure de la lectine GafD complexée à la N-acétyl glucosamine. C’est la première structure d’adhésine d‘Escherichia coli entérotoxicogène à être résolue. Elle a d'ailleurs révélé un repliement de type immunoglobuline pour FimH et PapGII, adhésines de pointe des fimbriae de E. coli uropathogènes. Pour faciliter le passage des lectines végétales à des lectines bactériennes qui possèdent des fonctions beaucoup mieux définies, j'ai choisi d’effectuer un séjour post-doctoral entre 2000 et 2002 au Département de Microbiologie Moléculaire à l'Université Washington de St Louis, Missouri. J'ai déterminé la structure cristalline de la protéine FimH, avec son domaine piline en complexe avec son chaperon périplasmique FimC et son domaine lectinique avec une molécule de mannose liée. FimH a été plus tard appelée adhésine à deux domaines (TDA) pour le distinguer des adhésines fimbriaires à un seul domaine (SDA) où la piline majeure constitue la sous-unité adhésive. Les TDAs ont des propriétés favorables à la cristallographie parce qu'elles contiennent un domaine lectinique soluble qui peut être exprimé de façon indépendante à partir du domaine piline. Des structures cristallines des SDAs de fimbriae F4 complementées avec un donneur brin β ont aussi été déterminées. Le domaine lectinique de FimH était toujours co-purifié avec une substance mannosidique de l'extrait de levure utilisé pour cultiver E. coli lors de la production recombinante de FimH. La densité d'électrons dans la structure cristalline a été modélisée et identifiée par spectrométrie de masse comme butyl α-D-mannose. Cette découverte fortuite d’un ligand a ouvert de nouvelles perspectives pour la synthèse d’inhibiteurs de la liaison à FimH. Plus de 100 composés ont été testés pour raffiner une liaison optimale en utilisant la résonance plasmonique de surface, la calorimétrie à titration isotherme et la cristallographie. Leur capacité d’empêcher l'adhérence des bactéries a été testé en utilisant des tests cellulaires (inhibition de l'hémagglutination et de liaison à des cellules de vessie) et in vivo en particulier le n-heptyl α-D-mannose qui possède une affinité (Kd = 5 nM) proche de celle de FimH pour l’oligomannose-3 et l’oligomannose-5. FimH et les fimbriae type-1 sont devenus un système modèle pour étudier la fixation du mannose de façon multivalente. La bactérie E. coli fait une expression régulée et coordonnée d’une centaine de fimbriae de type-1 avec l’adhésine FimH à son extrémité, non seulement pour lier plusieurs récepteurs épithéliaux à mannose simultanément, mais aussi pour induire leur expression à la surface cellulaire. La liaison FimH induit l’apoptose, qui se traduit dans un changement de la glycosylation des cellules hôtes, en faveur de l’adhésion bacterienne par les fimbriae type-1. L'apoptose ne progresse pas dans la nécrose pendant les prochaines 12 à 24 heures, le temps que les bactéries mûrissent dans les usines reproductives intracellulaires et resurgissent. La multivalence est donc un aspect important dans le processus biologique d'adhérence suivi par la signalisation, et n'est pas seulement un outil pratique pour la conception de composés multivalents, basés sur α-D-mannosides, pour augmenter leur affinité. Les présentations de glycanes dans ces contextes biologiques sont à analyser structuralement entre autre par spectrométrie de mass et RMN.