Stress cuivre, impact sur l'homéostasie des protéines et rôle des protéines chaperons chez Escherichia coli

Le cuivre est un ion métallique essentiel, participant à de nombreux processus cellulaires. Néanmoins, si sa concentration intracellulaire n'est pas régulée, le cuivre devient alors toxique. Cette toxicité est mise à profit dans de nombreux domaines biotechnologiques et médicaux. Les mécanismes cellulaires de toxicité du cuivre chez Escherichia coli reposeraient sur sa capacité à participer à la réaction de Fenton générant des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et à impacter les clusters Fe-S par mis-métallation. Lors de mes travaux de thèse, j'ai pu démontrer que le cuivre induit également l'agrégation des protéines par un processus indépendant des ROS. En conduisant des expériences en condition aérobie et anaérobie, nous avons prouvé qu'en absence d'oxygène, le cuivre s'accumulait dans les cellules, probablement sous sa forme Cu+, ou complexé au GSH, et entraînait l'agrégation massive des protéines in vivo. Cette augmentation de protéines agrégées perturbe l'homéostasie des protéines, plus communément appelée protéostasie. Dans la continuité de ces travaux, l'implication de chaperons moléculaires tels que DnaK et le Trigger Factor, dans la survie d'E. coli en présence d'un excès de cuivre a été démontrée. Ce résultat confirme l'impact du cuivre sur la protéostasie, phénomène qui expliquerait la forte toxicité du cuivre en anaérobie. Mes travaux mettent également en évidence des stratégies de défenses bactériennes mises en place pour permettre la survie bactérienne.D'autre part, ces travaux sur le cuivre ont été élargis aux complexes de cuivre, qui apparaissent comme de puissants agents antibactériens. Ces derniers sont composés d'un ligand, tel que le Dp44mT ou le GTSM, qui en liant les ions Cu2+, forment les complexes Dp44mT:Cu2+ et GTSM :Cu2+. J'ai pu démontrer que ces complexes étaient actifs à des doses largement inférieures aux doses utilisées pour le Cu seul. Leur mécanisme d'action reposerait principalement sur leur capacité à traverser les barrières membranaires et à agir comme ionophores, le cuivre étant libéré dans le cytoplasme bactérien par compétition avec les composants intracellulaires. Nos travaux n'ont pas permis d'observer d'activité redox in vivo de ces composés dans les conditions testées. Ils ont fourni une meilleure compréhension des mécanismes de toxicité de ces composés. Les complexes de cuivre ouvrent des perspectives thérapeutiques à long terme mais qui nécessitent une meilleure compréhension de leur mécanisme d'action afin de pouvoir optimiser leur fonctionnement et améliorer leur spécificité d'action.