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Accueil > Départements > Virologie > Pascale BOULANGER : Bactériophage T5

Pascale BOULANGER : Présentation de l’équipe

Notre équipe étudie le processus d’infection d’Escherichia coli par le bactériophage T5, qui représente une famille importante de phages lytiques infectant les bactéries à Gram-négatif. Notre objectif est de décrire l’assemblage et la structure du phage T5, de comprendre les mécanismes moléculaires de reconnaissance de l’hôte et de transport du génome viral dans la bactérie et enfin d’élucider les dispositifs de prise de contrôle de la cellule bactérienne.


La structure et l’assemblage du bactériophage T5

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Le phage T5 est constitué d’une capside icosaédrique contenant un ADN double brin de 121kpb et d’une queue non contractile qui permet la reconnaissance de la bactérie hôte et le transfert du génome dans son cytoplasme. La fixation de T5 à son récepteur membranaire FhuA provoque la perforation de la paroi bactérienne puis la libération et le transport de l’ADN viral. Les protéines du phage exprimées immédiatement après l’entrée du génome détournent la machinerie de biosynthèse de la bactérie hôte au profit de la production virale.
En combinant des approches génétiques, biochimiques et structurales, nous avons identifié la fonction de tous les gènes de morphogénèse de T5, décrit l’architecture de la queue et établit les bases de la voie d’assemblage de la capside. Notre objectif est de déterminer la structure de la particule virale à haute résolution, et de comprendre les mécanismes permettant le transport de l’ADN à travers l’enveloppe bactérienne.


L’assemblage de la capside

Collaborations : A. Huet et J. Conway (Université de Pittsburgh), D. Durand (I2BC, Orsay), S. Zinn-Justin (I2BC/CEA,Saclay)

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La capside de T5 (géométrie T=13) est d’abord assemblée en une procapside à partir de la protéine de capside pb8 portant un domaine d’échafaudage (775 copies), de la protéine portale pb7 (12 copies) formant un pore situé au niveau d’un sommet et de la protéase de maturation pb11. Après clivage du domaine d’échafaudage par pb11, l’ADN viral est transporté à travers la portale et condensé dans la capside par un moteur moléculaire appelé terminase. Cette encapsidation s’accompagne de l’expansion de la capside qui peut ainsi contenir le génome complet. La capside est ensuite fermée par une protéine spécifique et décorée par la protéine pb10 qui se fixe sur sa surface externe. Par différentes approches menées in vivo et in vitro nous étudions les étapes successives de cet assemblage : assemblage de la procapside et maturation protéolytique [Huet 2010 J Virol ; Huet 2016 J Mol Biol], expansion et encapsidation [Preux 2013 J Mol Biol], fermeture et décoration [Zivanovic 2014 J Virol ; Vernhes 2017 Sci Rep]. Nous cherchons à reconstituer le " film" complet l’assemblage de cette capside de grande taille, qui présente des caractéristiques originales jamais décrites chez les autres phages.


La reconnaissance de l’hôte et le transport de l’ADN viral

Collaboration : C. Breyton (IBS, Grenoble) et M. van Raaij (CNB, Madrid)

In vitro, la simple interaction du phage T5 avec son récepteur membranaire FhuA purifié, solubilisé en détergent ou reconstitué dans des liposomes, suffit à provoquer l’éjection complète du génome dans le milieu environnent. Cette propriété, qui a permis de caractériser les paramètres énergétiques et dynamiques de l’éjection de l’ADN [Chiaruttini 2010 Biophys J], est très utile pour d’étudier les modifications structurales des protéines de la queue qui se produisent lors de la perforation de l’enveloppe bactérienne et du transport de l’ADN.
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La reconnaissance entre T5 et son hôte résulte de l’interaction des fibres longues (en L) formées par la protéine pb1 avec le lipopolysaccharide (LPS) et de la fixation irréversible de la protéine pb5 avec son récepteur FhuA. Cette étape induit des réarragements structuraux au sein de la fibre centrale formée par les protéines pb4, pb3 et pb9, la libération de la protéine pb2 localisée dans le tube flexible et conduit à la formation d’un canal à ADN dans l’enveloppe bactérienne [Zivanovic 2014 J Virol ; Flayhan 2014 J Virol ; Garcia-Doval 2015 Viruses ; Arnaud 2017 Nat Commun]. Nous caractérisons l’ensemble de ces protéines sur le plan fonctionnel et structural afin d’élucider les mécanismes moléculaires du transport de l’ADN viral dans les bactéries à Gram-négatif.


La prise de contrôle de la cellule bactérienne par les gènes viraux précoces

Collaborations : M. Ansaldi (LCB, Marseille) et H. van Tilbeurgh, J. Lepault, S. Zinn-Justin (I2BC, Gif-sur-Yvette)
Au début du processus infectieux, les phages déjouent les mécanismes de défense et détournent les fonctions cellulaires de l’hôte à leur profit. Bien que les phages aient été découverts il y a maintenant un siècle, et qu’ils soient à l’origine de nombreuses avancées biotechnologiques, les mécanismes d’infection qu’ils mettent en œuvre au début de leur cycle infectieux sont encore mal compris. Le phage T5 transfère son ADN dans le cytoplasme de la bactérie Escherichia coli en deux étapes. Les gènes de T5 responsables du détournement des fonctions de la bactérie sont exprimés avant le transfert complet du génome viral, et l’infection peut être bloquée à ce stade. Cette première étape conduit à la dégradation rapide de l’ADN bactérien et à l’inhibition de l’expression des gènes précoces du phage avant la reprise du transfert de l’ADN. On sait depuis plus de 50 ans que deux protéines codées par le premier fragment d’ADN injecté, A1 et A2, sont essentielles pour le bon déroulement de ces évènements précoces. Cependant leurs fonctions ne sont toujours pas élucidées. Ce système constitue donc un modèle privilégié exceptionnel pour étudier le détournement des fonctions cellulaires indépendamment des autres étapes du développement viral.

Ce projet est financé par l’ANR (ANR-17-CE11‑0038, coordinatrice Pascale BOULANGER).


Notre équipe a mené le projet de séquençage du génome complet du phage T5 (GenBank: AY692264)
http://129.175.105.74/genomes/BPHAG/T5/t5-test.html

Contact


BOULANGER Pascale [Directeur de Recherche - CNRS]
Bactériophage T5 [Responsable]
01 69 82 61 20 Orsay - Bât 430

publié le , mis à jour le