Notre groupe a choisi comme modèle la bactérie phytopathogène Erwinia chrysanthemi pour étudier les fonctions impliquées dans la virulence bactérienne et dans l’interaction bactéries-hôtes. Parmi ces fonctions, nous analysons principalement (1) la capacité de cette bactérie à dégrader les constituants des parois végétales, (2) le mécanisme de sécrétion des protéines extracellulaires interagissant avec le tissu végétal, et (3) les mécanismes fins de régulation qui coordonnent l’expression des gènes de virulence.
La virulence d'Erwinia chrysanthemi, un processus multifactoriel.

Les enzymes de dégradation de la paroi végétale produites par E. chrysanthemi sont directement responsables des symptômes de pourriture des végétaux provoqués par l’infection. Les pectinases jouent un rôle essentiel dans ce processus de dégradation. De plus, ces enzymes présentent des applications potentielles dans les industries agro-alimentaires où elles sont largement utilisées pour modifier les matières premières végétales. Nos travaux ont révélé la complexité et la grande variété du système pectinolytique d'E. chrysanthemi, qui lui permet d'attaquer les parois végétales.

Les mécanismes spécifiques d’exportation de protéines jouent un rôle essentiel dans le pouvoir pathogène de nombreuses bactéries. Les pectinases d’E. chrysanthemi sont exportées à l'extérieur de la bactérie grâce à un système de sécrétion de type II. Le locus codant cette machinerie de sécrétion, appelée Out, comprend une quinzaine de gènes. Leur produit permet la traversée de la membrane externe et donc le passage des protéines sécrétées du périplasme vers le milieu extérieur. Le locus out est nécessaire à la sécrétion d’au moins douze enzymes. La protéine OutD localisée dans la membrane externe est impliquée dans la reconnaissance spécifique des protéines secrétées. Nous avons entrepris de caractériser la fonction des différentes protéines Out afin de mieux connaître l’architecture de la machinerie de sécrétion et de comprendre comment les différentes protéines sécrétées sont reconnues et interagissent avec cette machinerie.

Les premières étapes de l'interaction entre l'hôte et le pathogène sont décisives en ce qui concerne l'établissement de l'infection. Le succès du pathogène nécessite un système évolué de reconnaissance des signaux qui vont permettre de déclencher l'agression. Les gènes de virulence, peu utiles lors de la vie saprophyte, vont devoir être exprimés rapidement et à un haut niveau. L'adaptation du métabolisme bactérien à la pathogénie implique des mécanismes très fins de régulation. Nous analysons les facteurs de l'environnement qui modulent l'expression des gènes de pectinases et les régulateurs qui coordonnent l’expression des gènes de virulence. Certains de ces mécanismes sont conservés chez les bactéries pathogènes des animaux. Par exemple, le système général de "quorum sensing" est un moyen de communication entre bactéries, qui leur permet d'estimer la densité de la population bactérienne. Ainsi les bactéries ne déclenchent l’infection que lorsque leur concentration est suffisamment élevée, ce qui laisse peu de chances de survie à l'hôte. Nous participons à un projet de développement de molécules capables de bloquer cette régulation de "quorum sensing" qui pourraient contribuer à limiter l'attaque bactérienne. Après identification de divers régulateurs des fonctions de virulence, nous approfondissons les mécanismes d'action des protéines régulatrices en essayant d'élucider les interactions entre les différents régulateurs.

La détermination de la séquence complète du génome d'E. chrysanthemi qui vient d’être terminée, nous permet d'aborder l'étude de cet organisme à un niveau supérieur, indispensable pour obtenir une vision intégrée de la virulence bactérienne. Ainsi des approches quantitatives d'analyse du transcriptome et du protéome sont en cours de développement. Ces études conduiront à une vision plus complète des capacités de cette bactérie, en particulier au niveau des fonctions impliquées dans la virulence et dans l'interaction avec les plantes.