Études intégratives de l'ADN gyrase des Corynebacteriales

L'ADN gyrase est une enzyme bactérienne essentielle impliquée dans la régulation homéostatique de l'état de surenroulement de l'ADN et est la cible de composés antibactériens. Chez Mycobacterium tuberculosis (Mtb) et Corynebacterium glutamicum (Cglu), deux bactéries appartenant à l'ordre des Corynebacteriales, l'ADN gyrase est l'unique topoisomérase de type IIA et par conséquent la cible unique des fluoroquinolones, antibiotiques de seconde ligne les plus efficaces utilisés pour le traitement de tuberculoses multi-résistantes. Ce travail de thèse s'est articulé en deux parties complémentaires. La première partie concerne la mise en place d'un modèle d'étude phénotypique chez Cglu, bactérie non pathogène proche de Mtb au niveau de sa paroi cellulaire. Des souches mutantes conditionnelles générées durant la thèse ont permis de réaliser une étude des phénotypes après déplétion de la gyrase et d'apporter des éléments pour la compréhension du rôle in vivo de cette nanomachine. La complémentation avec la gyrase de Mtb permettra à terme d'avoir un outil pour le criblage de molécules thérapeutiques ciblant cette enzyme in cellulo. La seconde partie de ce travail porte sur l'étude structurale entière de cette enzyme pour mieux comprendre les activités spécifiques de la gyrase des Corynebacteriales et le mécanisme d'action de molécules thérapeutiques pour guider le développement de nouveaux inhibiteurs. Nous avons résolu des structures cryo-EM de la gyrase de Mtb et Cglu en complexe avec de l'ADN et trois différents inhibiteurs. Ces données structurales révèlent pour la première fois l'architecture complète de la gyrase de Mtb, l'organisation structurale et spatiale des domaines fonctionnels, leur connexion et leur rôle dans la liaison à l'ADN. Ces structures du coeur de clivage à haute résolution permettent également d'avoir des informations précises sur le positionnement des inhibiteurs et leur interaction avec la protéine et l'ADN.