Translocation des peptides actifs sur les membranes de la toxine CyaA de Bordetella pertussis

Ce travail porte sur l'interaction membranaire et la translocation de CyaA, un facteur de virulence majeur produit par Bordetella pertussis, l'agent pathogène responsable de la coqueluche. Le mécanisme d’intoxication de CyaA est unique : son domaine catalytique est transloqué directement à travers la membrane de la cellule cible via un processus dépendant de la calmoduline, induisant des niveaux supra-physiologiques de cAMP qui entraînent une subversion des défenses de l'hôte et la mort cellulaire. Cependant, les mécanismes moléculaires de l'interaction membranaire et de la translocation de CyaA demeurent encore largement méconnus. Dans le cadre de ces travaux, j'ai étudié les premiers événements de l'interaction de CyaA avec les membranes à l'aide de la photométrie de masse dynamique et de la microscopie à force atomique, afin de déterminer l'impact de l'état oligomérique de CyaA et celui de la composition membranaire sur son interaction et sa diffusion à la surface des membranes. Mes données ont montré que la CyaA monomérique et acylée CyaA est compétente pour l'interaction avec les membranes. Afin de mieux comprendre le processus de translocation membranaire de CyaA, j'ai analysé l'interaction membranaire et la translocation de deux peptides représentant des régions clés de la toxine : le peptide P233 issu du domaine catalytique et le peptide P454 correspondant à la région de translocation nécessaire à l'import du domaine catalytique dans le cytoplasme de la cellule hôte. J'ai utilisé une combinaison d'approches biophysiques (fluorescence, RMN, résonance plasmonique de surface, dichroïsme circulaire et modèle de bicouche à interface de gouttelettes). Mes données ont montré que les deux peptides avaient une activité sur les membranes : principalement non structurés en solution, ils adoptent une conformation ordonnée lors de leur interaction avec les membranes. Le développement de la technique DIB (bicouche à interface de gouttelettes) nous a permis d'étudier les propriétés de translocation membranaire de ces peptides en présence d'un potentiel de membrane. Mes résultats ont démontré qu'en présence d'un potentiel de membrane, les peptides P233 et P454 étaient capables de traverser les bicouches lipidiques. Le peptide P454 pouvait même transloquer en l'absence du potentiel de membrane, mais des mutations au niveau de résidus critiques du peptide abolissaient cette translocation. De plus, un peptide contenant les séquences de P233 et de P454, reliées par un linker, était capable de traverser la DIB. Cela a démontré la capacité de P454 à entraîner lors de sa translocation une cargaison. L'ensemble de ces résultats apporte de nouvelles connaissances sur le processus de translocation de CyaA et souligne le rôle crucial des régions P233 et P454.