Bacteriophages

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Un bactériophage est un virus bactérien. La biomasse de ces virus est importante (un litre d’eau de mer contient 10 milliards de phages) et leur biodiversité immense (un kilo de sédiment marin contient environ 1 million de type de virus).

Parmi ces virus, certains présentent néanmoins une étonnante similarité de structure : ils sont constitués d’une enveloppe protéique (capside et queue), à l’intérieur de laquelle le génome du phage est stocké sous forme hautement condensé (env. 500mg/ml).

Problématique

Quel est le rôle joué par la compaction de l’ADN dans l’infectivité du phage? Est-elle nécessaire et suffisante pour permettre au phage d’injecter son génome dans la bactérie hôte ?

Principaux résultats

En utilisant le phage modèle T5  et une approche in vitro bottom-up, les principaux résultats obtenus sont :

  • La reconstitution de l’éjection de l’ADN du phage
    • en cellule de flux
    • à travers une membrane lipidique
    • en suivant les étapes moléculaires de « perçage » de la membrane (par électrophysiologie)
  • La mise en évidence de l’étape cinétiquement limitante de l’infection : un changement conformationel permettant de « percer » la membrane
  • La mise en évidence d’une cinétique complexe lors de l’éjection de l’ADN hors de la capside; brièvement la décondensation de l’ADN freine son éjection.

Publications

Is the in vitro ejection of bacteriophage DNA quasistatic? A bulk to single virus study – 2010

N Chiaruttini, M De Frutos, E Augarde, P Boulanger, L Letellier, V Viasnoff
Biophysical journal 99 (2), 447-455

Reconstitution in vitro de l’éjection du génome du phage T5 en solution (sans membrane lipidique). Un modèle cinétique et des études couplées bulk/ virus unique permettent de discriminer les trois étapes du processus d’éjection (docking du récepteur, activation, expulsion de l’ADN).ArtPhage

A Novel Method to Couple Electrophysiological Measurements and Fluorescence Imaging of Suspended Lipid Membranes: The Example of T5 Bacteriophage DNA Ejection – 2013

N Chiaruttini, L Letellier, V Viasnoff
PloS one 8 (12), e84376

Reconstitution en vésicules géantes du transfert d’ADN à travers une membrane lipidique. Développement d’un montage permettant le suivi simultané par microscopie de fluorescence et par électrophysiologie d’une membrane lipidique supportée. Les résultats obtenus sur l’éjection de l’ADN du phage T5 permettent de préciser les événements moléculaires conduisant à l’éjection de l’ADN du phage.

journal.pone.0084376.g001

Illustrations

Cette vidéo montre l’éjection de l’ADN issu de phages uniques adsorbés sur une surface dans une chambre à flux. La vidéo est temps réel et la longueur des ADNs éjectés (env. 100kb) est de 40 microns. L’éjection est déclenché par l’ajout du récepteur du phage en solution (FhuA).

Trois phages fluorescents diffusant sur une membrane fonctionalisée avec le récepteur du phage T5 (FhuA). Les phages sont libres de diffuser sur un trou circulaire de 10 microns de diamètre.

Section d’une vésicule géante fonctionalisée FhuA montrant les ADNs fluctuant ayant été éjectés dans la vésicule (un ADN -> un phage). La vésicule fait 20 microns de diamètre.

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