InXS — Stabilisation de complexes de recombinaison Xer intégratifs

Une machinerie de recombinaison spécifique de site servant à résoudre les dimères de chromosomes est encodée dans le génome des bactéries, Xer. À l'exception de quelques espèces, Xer est composé de deux recombinases à tyrosine, XerC et XerD, qui agissent sur un site chromosomique spécifique, dif. Divers éléments mobiles exploitent XerC et XerD à leur profit. D’ailleurs, Xer a été initialement découvert en raison de son rôle dans la résolution des dimères de plasmides multicopies. Par la suite, de nombreux éléments mobiles intégratifs exploitant Xer (IMEX) ont été décrits. Des phages et des îlots génétiques exploitent la recombinaison de Xer pour s'intégrer dans le site dif de l'un des chromosomes de leur hôte, et de petites cassettes génétiques flanquées de pseudo site dif (pdif) exploitent Xer pour se disséminer sur les plasmides. Les IMEXs sont généralement associés à l'évolution de bactéries pathogènes, pour les humains (Vibrio cholerae, Yersinia pestis, Neisseria meningitidis et gonorrhée, Acinetobacter baumannii), les animaux (un large panel de Vibrios) et les végétaux (Xanthomonas campestris, Xylella fastidiosa). En particulier, la toxine du choléra, qui est responsable de la diarrhée mortelle associée à la maladie du même nom, est codée dans le génome d'un IMEX de V. cholerae, le phage CTXΦ. Des interactions entre CTXΦ et au moins deux autres catégories d'IMEX, VGJΦ et TLCΦ, sont responsables de l'émergence de souches de V. cholerae abritant de nouvelles formes de la toxine dans l’environnement. L'apparition de souches multirésistantes d'A. baumannii, un pathogène opportuniste responsable de maladies nosocomiales, est liée à la dissémination de gènes de résistance aux carbapénèmes par une quatrième catégorie d'IMEXs, les modules pdif. Ainsi, comprendre comment les IMEXs exploitent la recombinaison Xer et leurs interactions dans l’environnement est crucial si nous voulons nous préparer à l’émergence de nouvelles maladies infectieuses. Pourtant, les études sur les IMEXs se cantonnent souvent à la simple description de leur contenu génétique et de leur contexte génomique. Les protéines XerC et XerD forment deux groupes phylogénétiques étroits et agissent sur des sites dif extrêmement conservés, ce qui suggère des contraintes évolutives élevées. De manière remarquable, les séquences des sites de résolution des dimères des plasmides multicopies et des sites d'attachement des IMEXs diffèrent des sites dif de leurs hôtes. Nos données préliminaires suggèrent que l’exploitation de Xer par les IMEXs reposent sur des facteurs de stabilisation des complexe intégratifs (InXS). L'objectif du projet est de rechercher les facteurs InXS, et d’analyser les réactions de recombinaison Xer qu'ils favorisent. Quatre équipes alliant une expertise sur la recombinaison Xer, la bioinformatique, la génétique et la génomique moléculaires, l’étude biophysique de molécules uniques et la biologie structurale s’unissent pour étudier les stratégies d'exploitation de Xer de CTXΦ, VGJΦ et TLCΦ, et des modules pdif d'A. baumannii. Ces IMEXs sont représentatives des quatre catégories d'IMEXs décrites à ce jour. Les résultats du projet InXS intéresseront les chercheurs universitaires étudiant les transactions entre les protéines et l’ADN et la communauté des microbiologistes en général. En outre, les résultats seront mis à disposition dans une base de données en ligne, fournissant ainsi un nouvel outil de surveillance. Les connaissances acquises pourraient aussi permettre d’utiliser ces "ingénieurs génétiques naturels". En particulier, elles pourraient conduire au développement de méthodologies pour imposer l'excision d’IMEXs codant pour des gènes de résistance aux antibiotiques et/ou des toxines, et ouvrant la voie au développement de nouveaux traitements prophylactiques.