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Arichi Bouchra



Systèmes de sécrétion bactérienne
Découverte du mond
                     En Anton VAN LEEUWENHOEK (1632-
                         1866, HAECKEL crée le terme
                     de1723),
                          protistes (eucaryotes,
                     procaryotes) pour désigner,
                        drapier hollandais et grand
                     entre le monde animal et le
                        amateur de loupes et
                     monde
                        instruments d'optique,
                     végétal, les êtres
                        découvre et décrit entre 1674
                     unicellulaires et les êtres
                        et 1687 le monde microbien
                     pluricellulaires sans tissus
                        «les animalcules »
                     différenciés
                                     Mais celui-ci n'est
                                     En 1878, SEDILLOT crée
                                    véritablement reconnu
                                     le terme de microbes
                                    qu'à partir du milieu du
                                     parmi lesquels on
                                    XIXe siècle à la suite des
                                     distinguera ensuite les
                                    travaux de Louis
                                     bactéries proprement
                                    PASTEUR et de ses
                                     dites et les virus,,
                                    élèves.
Qu’est ce qu’une bactérie?
o Microscopique (20nm -1µm)

o Unicellulaire

o Ubiquitaire

o Procaryote ( dépourvue du noyau)

o Grande   capacité    de     multiplication
  (doublement de la population en 20mn).
Capsule
                            Paroi
    Membrane Plasmique
                   Cytoplasme
       Ribosomes
Plasmide




                                                                     Flagelle



                                                    Chromosome(ADN)

                                Granulation de réserve
     Pili                Figure1, schéma montre la structure de la bactérie
Les formes des bactéries?
          Forme incurvée ou spiralée
              Forme cylindrique
                      arrondie




les vibrions : Vibrio cholerae
                         les coques: Streptocoques
                             bacilles: Salmonella
                                 les spirochètes: Treponème (Syphilis)
La paroi bactérienne

o Une    caractéristique     importante    des
  bactéries est la paroi cellulaire qui permet

   La forme et protection contre le milieu
                  extérieur.

  Les échange entre la bactérie et le milieu
               environnemental.
o Basées sur la différence de la
  structure et de la composition
  chimique de cette paroi
  cellulaire, les bactéries
  peuvent être divisées en deux
groupes : Gram négatif et Gram
positif.
Les systèmes de sécrétion bactérienne


Milieu extérieur



Membrane externe

Périsplasme

Membrane interne



Cytoplasme bactérien

                                        Macromolécules
                                  (protéines, nucléoprotéines)
Le système SEC

o La    plus   importante    voie
  d’export de protéines,(chez les
  archées, les eubactéries et les
  eucaryotes)

o Sa présence est indispensable
  puisque son absence est létale
  pour la bactérie.

o Il   permet   le   passage   des
Le système SEC


o Le système comprend la
  protéine cytoplasmique
  SecA qui permet un
  apport d’énergie par
  l’hydrolyse  de   l’Atp
  nécessaire   pour    le
  fonctionnement de la
  machinerie,
Le système Tat
                         Twin Arginine
                        Translocation.

o Découvert dans la membrane des
  Thylakoïdes du maïs,


o Un système alternatif fut mis
  en   évidence   chez  E.   Coli
  permettant la translocation de
  protéines repliées et activées
  au sein du cytoplasme et dont
Le système Tat


o Ce mode est incompatible
  avec la nécessité pour
  certaines enzymes de fixer
  des              cofacteurs
  cytoplasmiques         pour
  devenir actives, notamment
  les métalloenzymes des
  chaînes respiratoires liées
  à la face périplasmique des
Les types de systèmes de sécrétion




Classés selon - Composition e
protéines
          - Leurs similitudes e
SST1
   Se compose de trois protéines
     permettant la sécrétion
d’exoprotéines en une seule étape :
 -  La protéine ABC (ATP Binding
 Cassette), le moteur du système se
 localise au niveau de l’Mi,

 - La protéine MFP (Membrane HaHA   HA


   Fusion Protein) est l’AdAptAteur
   entre l’Me et l’iM

 - La protéine OMP formant le pore
SST1
Les T1SS permettent la sécrétion de
protéines de différentes tailles et
fonctions. (ex: α hémolysine (HlyA)
chezME coli)
     E.             OMP



 Périsplasme
                                      MFP      Ha HA
                                                HA
                                              WAAAA



      MI                              ABC


               Cytoplasme bactérien
SST2

o A été identifié pour la première fois
  chez la bactérie K. Oxytoca en 1987.

o Consiste en un assemblage de 12 à 16
  protéines différentes comprenant
  ATPase, une Protéine Chaperonne et
  une Peptidase

o Le sst2 met en jeu les deux systèmes
  de transport moléculaires : système
  SEC et TAT.
SST2

                          SST2            Sécrétion

transférées
Une fois dans le  à
   La sécrétion
travers
périplasme,      la
                les
  des protéines
membrane interne
protéines      sont
 en deux étapes
de la bactérie par
ensuite                     Sec ou Tat    Exportation

les    systèmes de
transportées vers
l’extérieur SEC ou
transport par le
TAT
SST2
SST2 : un facteur important de virulence
des bactéries pathogènes et sécrète des
protéines    dans         l’environneMent
extracellulaire où elles sont capables de
SST3
o Se compose d’une vingtaine de
  protéines formant une seringue
  permettant      l’injection   de
  protéines du cytoplasme de la
  bactérie directement dans la
  cellule de l’hôte où ils peuvent
  moduler une grande variété de
  fonction y compris les réponses
  immunitaire

o deux parties :
SST3
corps basal :
- Un disque protéique, (ME) permettant la
sécrétion de macromolécules

- Un disque protéique permet un lien entre
  l’Mi et l’Me en formant un pore

- Une plateforme protéique, formée de
  protéines de la famille YscQ. en
  interaction avec le cytoplasme et l’Mi,
  est en association avec l’AtpAse de la
  plateforme ,

- l’hydrolyse de l’Atp par l’AtpAse permet
SST3
                 Milieu extérieur



                                     Disque
Membrane externe                    protéique




   Périsplasme                       Disque
                                    protéique



                                    Plateforme
Membrane interne                    protéique

                                       ATP

             Cytoplasme bactérien
SST4
o Composé   d’Au   moins   11
  protéines

o Servent au transport de
  protéines les       complexes
  macromoléculaires (composés
  de protéines seules ou bien
  associées à de l’Adn) formant
  un canal à travers la paroi
  bactérienne,
 Les systèmes de transport de «
          systèmes dites de
               systèmes        de
    compétence
    protéines qui exportent les
    conjugaison permettant le
                     »     assurant
 Cette sécrétion par lesune
    l’échAnge
    molécules d’Adn vers         T4SS
    transfert d’Adn avec le milieu
                  effectrices du
  peut être vers lescible en du
    extracellulaire
    pathogène      dépendante
    cellule réceptrice cellules
  système Sec avec une étape
    eucaryotes
    établissant un contact  durant
  périplasmique une autre aussi se
    l’infection. mais peut
   direct (conjugaison). famille
    Récemment,
  faire T4SS une seule étape (du
    de   en a été découverte qui
  cytoplasme
   Le plupart de
    permettrait
    La    système le au ces milieu
                       le transfert
                            mieux
                               T4SS
  extracellulaire ou système le
    d’îlot de              dans
    injectent pathogénicité entre
    caractérisé leurle substrat
                  est
  cytosol de lad’agrobacterium
    les bactériescellule cible).
    directement dans le cytosol
    virb
    de la cellule (bactérie
    tumefaciens          eucaryote
SST4
 Le pilus se localisant au niveau de
 la surface de la bactérie               est
 composé de VirB2 et VirB5.

 Le canal transmembranaire composé
  d’une dizaine de protéines VirB.
    VirB1(transglycolase        permettant
     une lyse localisée de la paroi
     bactérienne pour permettre la mise
     en place du T4SS)
      VirB7    et    VirB9   (hétérodimère
     )localisé au niveau de l’Me,
      VirB8, VirB10 : protéines de l’iM avec
SST4

        Milieu extérieur                         Pilis



Membrane externe




                              transmembranaire
                                    Canal
  Périsplasme




Membrane interne


       Cytoplasme bactérien
SST5
      Autotransp
        orteurs
      (Va ou AT-1)  structure et mode de
                     biogénèse similaires
                     des       différentes
           Les       protéines    de   ces
        familles du  systèmes.
         système V
                            la particularité de
  Système                      fonctionner    en
                      les systèmes à
chaperonne                     absence d’Atp,
                     deux partenaires
 -usher (Vc             (Vb)

  ou AT-2).
SST5
 Les autotransporteurs sont
     constitués d’une seule
      protéine comprenant
       plusieurs domaines
Domai Traverse la membrane
 ne β    externe bactérienne,
Domai
  ne          Domaine
pass      extracellulaire
Régio
ager
 n de   Située entre ces deux
liais         domaines
  on
Va                      Vb               Vc
                                                    Atps




                                                    SecD
                                                    EFGY

                                              SEC

Va : autotransporteur(AT-1)            NTP
Vb: système à 2 protéines(tps)                       SEC          Domaine B
Vc :autotransporteur trimériqu ( AT-2)
                                                                Domaine passager

                                                                Région de liaison
                            Molécule effectrice
                     Représentation schématique du système de sécrétion de type V
SST6

Ce système de sécrétion a été
proposé par Pukatzki et ses
collaborateurs (2006)

Composé de 12 à 25 protéines

Responsable de la sécrétion
des protéines HCP (Hemolysin-
Coregulated Protein) et est
codé par les gènes Vas
SST6


o La   découverte    de   ce
  système étant récente, les
  données sur la composition,
  son mode d’AsseMblAge et
  sa topologie sont très
  pauvres.

o A cause de cela,       les
  hypothèses sur         les
SST7


 Composé de 12 à 25 protéines

 A été caractérisé pour la
  première fois chez Cholerae de
  Vibrio      et    Pseudomonas
  Aeruginosa

 Présent   chez les bactéries
  Gram +
SST7
Bien que les bactéries Gram + ont
  seulement une seule membrane,
  certaines espèces, notamment les
  mycobactéries,    ont    une    paroi
  cellulaire    qui   est    fortement
  modifiée par les lipides, appelé
 Mycomembrane. les génomes de ces
   En conséquence,
   espèces encodent une famille de
   systèmes de sécrétion spécialisés
   collectivement      appelés     les
   systèmes de type VII section (T7SS)
canal
   de
transl
              Formé par la protéine
ocation
 membr    membranaire intégrale rv3877
anaire
interne
   canal
  distinct
  dans le
            Les modèles
                 Composé de protéines
  mycome
           actuelsencorede ce
                            inconnues
  mbrane
Chape           système
             Ancré à la membrane interne
rone-       de la lier c-terminales des
 like        suggèrent
                effecteurs, qui sont
atpas invariablement sécrétée comme
  es          hétérodimères.
Co n c l u s i
Les       bactéries    sont        présentes
p a r t o u t       s u r     T    e r r e
,s u r       l e      s o l   ,      l e s
mu r s ,         d a n s       l   ’e a u ,
s u r n o s aliments          et    même a
l’intérieur       d e         n    o t r e
o r g a n i s me
Mais beaucoup de bactéries s o n t
   i n o f f e n s i v e s et utiles pour
          nous ,elles nous aident à:
                       Bactéries
                     inoffensives
                      Ba c i l l e

  Malgré l e u r p e t i t e s s e ,
                       d e k o c h
                           (L a Produisent         en
   pathogènes




                     t u b e r c u l
                                  échange a n t i des
          elles jouent un rôle très
    Bactéries




                                                   bi
                          o s e )
   Digérer t a n t e t molécules n i sqque
i mp o r       en                   i mme  ot   ue
                                                e
   dégradent                      nous        s
      d a n s n o t r eabsorbons(la
   certaines           (le tétanos)
                                      v i e ,
                    clostridium tétanie

                                    vitamine K qui est
   molécules
                                    en         partie
   d’AliMents                       fabriquée par les
   que nous ne                      bactéries       de
   savons pas                       notre        tube
   dégrader                         digestif
El l e s                                s o n t
r e s p o n s a b l e s             d e     l a
biodégradation sans ces bactéries, tout ce qui
s’accumule sur terre depuis des millénaires
formerait un amas de déchets q u i
a t t e i nF d rr a e n t a t l i a n l u n e .
              e mi t               o
  F a b r i c a t i o n d u f r o ma g e
Me r c

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systémes de sécretion bactérienne

  • 1. Arichi Bouchra Systèmes de sécrétion bactérienne
  • 2. Découverte du mond En Anton VAN LEEUWENHOEK (1632- 1866, HAECKEL crée le terme de1723), protistes (eucaryotes, procaryotes) pour désigner, drapier hollandais et grand entre le monde animal et le amateur de loupes et monde instruments d'optique, végétal, les êtres découvre et décrit entre 1674 unicellulaires et les êtres et 1687 le monde microbien pluricellulaires sans tissus «les animalcules » différenciés Mais celui-ci n'est En 1878, SEDILLOT crée véritablement reconnu le terme de microbes qu'à partir du milieu du parmi lesquels on XIXe siècle à la suite des distinguera ensuite les travaux de Louis bactéries proprement PASTEUR et de ses dites et les virus,, élèves.
  • 3. Qu’est ce qu’une bactérie? o Microscopique (20nm -1µm) o Unicellulaire o Ubiquitaire o Procaryote ( dépourvue du noyau) o Grande capacité de multiplication (doublement de la population en 20mn).
  • 4. Capsule Paroi Membrane Plasmique Cytoplasme Ribosomes Plasmide Flagelle Chromosome(ADN) Granulation de réserve Pili Figure1, schéma montre la structure de la bactérie
  • 5. Les formes des bactéries? Forme incurvée ou spiralée Forme cylindrique arrondie les vibrions : Vibrio cholerae les coques: Streptocoques bacilles: Salmonella les spirochètes: Treponème (Syphilis)
  • 6. La paroi bactérienne o Une caractéristique importante des bactéries est la paroi cellulaire qui permet  La forme et protection contre le milieu extérieur.  Les échange entre la bactérie et le milieu environnemental.
  • 7. o Basées sur la différence de la structure et de la composition chimique de cette paroi cellulaire, les bactéries peuvent être divisées en deux groupes : Gram négatif et Gram positif.
  • 8. Les systèmes de sécrétion bactérienne Milieu extérieur Membrane externe Périsplasme Membrane interne Cytoplasme bactérien Macromolécules (protéines, nucléoprotéines)
  • 9. Le système SEC o La plus importante voie d’export de protéines,(chez les archées, les eubactéries et les eucaryotes) o Sa présence est indispensable puisque son absence est létale pour la bactérie. o Il permet le passage des
  • 10. Le système SEC o Le système comprend la protéine cytoplasmique SecA qui permet un apport d’énergie par l’hydrolyse de l’Atp nécessaire pour le fonctionnement de la machinerie,
  • 11. Le système Tat Twin Arginine Translocation. o Découvert dans la membrane des Thylakoïdes du maïs, o Un système alternatif fut mis en évidence chez E. Coli permettant la translocation de protéines repliées et activées au sein du cytoplasme et dont
  • 12. Le système Tat o Ce mode est incompatible avec la nécessité pour certaines enzymes de fixer des cofacteurs cytoplasmiques pour devenir actives, notamment les métalloenzymes des chaînes respiratoires liées à la face périplasmique des
  • 13. Les types de systèmes de sécrétion Classés selon - Composition e protéines - Leurs similitudes e
  • 14. SST1 Se compose de trois protéines permettant la sécrétion d’exoprotéines en une seule étape : - La protéine ABC (ATP Binding Cassette), le moteur du système se localise au niveau de l’Mi, - La protéine MFP (Membrane HaHA HA Fusion Protein) est l’AdAptAteur entre l’Me et l’iM - La protéine OMP formant le pore
  • 15. SST1 Les T1SS permettent la sécrétion de protéines de différentes tailles et fonctions. (ex: α hémolysine (HlyA) chezME coli) E. OMP Périsplasme MFP Ha HA HA WAAAA MI ABC Cytoplasme bactérien
  • 16. SST2 o A été identifié pour la première fois chez la bactérie K. Oxytoca en 1987. o Consiste en un assemblage de 12 à 16 protéines différentes comprenant ATPase, une Protéine Chaperonne et une Peptidase o Le sst2 met en jeu les deux systèmes de transport moléculaires : système SEC et TAT.
  • 17. SST2 SST2 Sécrétion transférées Une fois dans le à La sécrétion travers périplasme, la les des protéines membrane interne protéines sont en deux étapes de la bactérie par ensuite Sec ou Tat Exportation les systèmes de transportées vers l’extérieur SEC ou transport par le TAT SST2 SST2 : un facteur important de virulence des bactéries pathogènes et sécrète des protéines dans l’environneMent extracellulaire où elles sont capables de
  • 18. SST3 o Se compose d’une vingtaine de protéines formant une seringue permettant l’injection de protéines du cytoplasme de la bactérie directement dans la cellule de l’hôte où ils peuvent moduler une grande variété de fonction y compris les réponses immunitaire o deux parties :
  • 19. SST3 corps basal : - Un disque protéique, (ME) permettant la sécrétion de macromolécules - Un disque protéique permet un lien entre l’Mi et l’Me en formant un pore - Une plateforme protéique, formée de protéines de la famille YscQ. en interaction avec le cytoplasme et l’Mi, est en association avec l’AtpAse de la plateforme , - l’hydrolyse de l’Atp par l’AtpAse permet
  • 20. SST3 Milieu extérieur Disque Membrane externe protéique Périsplasme Disque protéique Plateforme Membrane interne protéique ATP Cytoplasme bactérien
  • 21. SST4 o Composé d’Au moins 11 protéines o Servent au transport de protéines les complexes macromoléculaires (composés de protéines seules ou bien associées à de l’Adn) formant un canal à travers la paroi bactérienne,
  • 22.  Les systèmes de transport de « systèmes dites de systèmes de compétence protéines qui exportent les conjugaison permettant le » assurant  Cette sécrétion par lesune l’échAnge molécules d’Adn vers T4SS transfert d’Adn avec le milieu effectrices du peut être vers lescible en du extracellulaire pathogène dépendante cellule réceptrice cellules système Sec avec une étape eucaryotes établissant un contact durant périplasmique une autre aussi se l’infection. mais peut  direct (conjugaison). famille Récemment, faire T4SS une seule étape (du de en a été découverte qui cytoplasme  Le plupart de permettrait La système le au ces milieu le transfert mieux T4SS extracellulaire ou système le d’îlot de dans injectent pathogénicité entre caractérisé leurle substrat est cytosol de lad’agrobacterium les bactériescellule cible). directement dans le cytosol virb de la cellule (bactérie tumefaciens eucaryote
  • 23. SST4  Le pilus se localisant au niveau de la surface de la bactérie est composé de VirB2 et VirB5.  Le canal transmembranaire composé d’une dizaine de protéines VirB.  VirB1(transglycolase permettant une lyse localisée de la paroi bactérienne pour permettre la mise en place du T4SS)  VirB7 et VirB9 (hétérodimère )localisé au niveau de l’Me,  VirB8, VirB10 : protéines de l’iM avec
  • 24. SST4 Milieu extérieur Pilis Membrane externe transmembranaire Canal Périsplasme Membrane interne Cytoplasme bactérien
  • 25. SST5 Autotransp orteurs (Va ou AT-1)  structure et mode de biogénèse similaires des différentes Les protéines de ces familles du systèmes. système V  la particularité de Système fonctionner en les systèmes à chaperonne absence d’Atp, deux partenaires -usher (Vc (Vb) ou AT-2).
  • 26. SST5 Les autotransporteurs sont constitués d’une seule protéine comprenant plusieurs domaines Domai Traverse la membrane ne β externe bactérienne, Domai ne Domaine pass extracellulaire Régio ager n de Située entre ces deux liais domaines on
  • 27. Va Vb Vc Atps SecD EFGY SEC Va : autotransporteur(AT-1) NTP Vb: système à 2 protéines(tps) SEC Domaine B Vc :autotransporteur trimériqu ( AT-2) Domaine passager Région de liaison Molécule effectrice Représentation schématique du système de sécrétion de type V
  • 28. SST6 Ce système de sécrétion a été proposé par Pukatzki et ses collaborateurs (2006) Composé de 12 à 25 protéines Responsable de la sécrétion des protéines HCP (Hemolysin- Coregulated Protein) et est codé par les gènes Vas
  • 29. SST6 o La découverte de ce système étant récente, les données sur la composition, son mode d’AsseMblAge et sa topologie sont très pauvres. o A cause de cela, les hypothèses sur les
  • 30. SST7  Composé de 12 à 25 protéines  A été caractérisé pour la première fois chez Cholerae de Vibrio et Pseudomonas Aeruginosa  Présent chez les bactéries Gram +
  • 31. SST7 Bien que les bactéries Gram + ont seulement une seule membrane, certaines espèces, notamment les mycobactéries, ont une paroi cellulaire qui est fortement modifiée par les lipides, appelé  Mycomembrane. les génomes de ces En conséquence, espèces encodent une famille de systèmes de sécrétion spécialisés collectivement appelés les systèmes de type VII section (T7SS)
  • 32. canal de transl Formé par la protéine ocation membr membranaire intégrale rv3877 anaire interne canal distinct dans le Les modèles Composé de protéines mycome actuelsencorede ce inconnues mbrane Chape système Ancré à la membrane interne rone- de la lier c-terminales des like suggèrent effecteurs, qui sont atpas invariablement sécrétée comme es hétérodimères.
  • 33. Co n c l u s i Les bactéries sont présentes p a r t o u t s u r T e r r e ,s u r l e s o l , l e s mu r s , d a n s l ’e a u , s u r n o s aliments et même a l’intérieur d e n o t r e o r g a n i s me
  • 34. Mais beaucoup de bactéries s o n t i n o f f e n s i v e s et utiles pour nous ,elles nous aident à: Bactéries inoffensives Ba c i l l e Malgré l e u r p e t i t e s s e , d e k o c h (L a Produisent en pathogènes t u b e r c u l échange a n t i des elles jouent un rôle très Bactéries bi o s e ) Digérer t a n t e t molécules n i sqque i mp o r en i mme ot ue e dégradent nous s d a n s n o t r eabsorbons(la certaines (le tétanos) v i e , clostridium tétanie vitamine K qui est molécules en partie d’AliMents fabriquée par les que nous ne bactéries de savons pas notre tube dégrader digestif
  • 35. El l e s s o n t r e s p o n s a b l e s d e l a biodégradation sans ces bactéries, tout ce qui s’accumule sur terre depuis des millénaires formerait un amas de déchets q u i a t t e i nF d rr a e n t a t l i a n l u n e . e mi t o F a b r i c a t i o n d u f r o ma g e