La toxine cholérique

La toxine cholérique

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Représentation tridimensionnelle de la toxine cholérique (1).

Sommaire

1. Introduction                                                                                             p. 3

1. Structure                                                                                               p. 3-4

1. Internalisation et translocation du complexe AB5                               p. 4-6

1. Activation et action du domaine A1                                                     p. 6-7

1. Passage des ions dans la lumière intestinale                                      p. 7-8

1. Conclusion                                                                                           p. 8-9

1. Bibliographie                                                                                          p.10

        I. Introduction

        Découverte par Pacini en 1854 et redécouverte par Koch en 1883, la toxine du choléra est une maladie diarrhéique très contagieuse, due à un bacille à Gram négatif, Vibrio cholerae (2).

        C’est une bactérie saprophyte retrouvée dans l’environnement, particulièrement dans les eaux saumâtres des estuaires ainsi que les lits des fleuves. On la retrouve en effet souvent au contact du zooplancton (copépodes), des algues marines et des plantes aquatiques dans la plupart des zones côtières des régions tempérées ou tropicales du monde. La bactérie peut contaminer les fruits de mer et l’intestin des poissons. Elle survit pendant 50 jours dans l'eau de mer à 5-10°C, 10-12 jours à 30-32°C, expliquant son existence saprophytique et sa persistance limitée aux zones intertropicales (2).

        Cette bactérie pathogène possède un tropisme exclusivement digestif. Les souches bactériennes responsables du choléra sont transmises par voie orale à partir d’eau ou d’aliments contaminés. Le traitement du choléra est basé sur la réhydratation rapide des patients. Depuis le début du XIXème siècle, sept pandémies se sont succédées jusqu'à nos jours (2).

        Nous avons choisis d’étudier son mode d’action dans l’organisme, de sa structure à la sortie des ions dans la lumière intestinale en passant par son internalisation et son transport mais aussi par sa capacité catalytique.

        II. Structure

        La toxine cholérique (CT) est une exotoxine de type AB5. En effet, c’est un hétérohexamère constitué de 5 sous-unités B et d’une sous-unité A. Cette toxine a été purifiée et cristallisée pour la première fois vers 1969 par l’équipe de Richard Finkelstein (K. Bharati et N.K. Ganguly, 2011).

        On remarque que les 5 sous-unités B forment un anneau où la sous-unité A s’y insère de manière non-covalente (Fig. 1) (J.P. Williams et al., 2006).

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Figure 1 : Structure cristalline de CT et du pentamère B (J.P. Williams et al., 2006).

A : Holotoxine CT vue de côté avec le pentamère B contenant les sites de liaison GM1 vers le bas et la chaîne catalytique A1. On peut également voir le fragment A2 s’insérant dans le noyau du pentamère B.

B : Pentamère B montré par le dessus, avec un seul monomère indiqué (zone plus foncée).

        La résiliation d’expériences de spectroscopie de masse a permis d’observer la nature des liaisons entre les différentes sous-unités de ce complexe, mais également de déduire la masse moléculaire de chacune d’entre elles. Cela permet de confirmer que les sous-unités B sont identiques car elles possèdent toutes la même masse moléculaire moyenne étant de 11605,2 Da. Pour ce qui est de la sous-unité A, elle possède une masse moléculaire moyenne de 26905,8 Da. Une expérience de dénaturation à l’aide d’un tampon, met en avant le fait que la sous-unité A est constituée de deux chaine, A1 et A2, ne possédant pas le même nombre d’acides aminés (J.P. Williams et al., 2006).

        Les sous-unités B sont toutes respectivement composées de 103 acides aminées, contre 240 pour la sous-unité A (K. Bharati et N.K. Ganguly, 2011). Les domaines A1 et A2 possèdent des rôles totalement différents. Tandis que A1 est le domaine catalytique de la toxine, A2 permet uniquement de faire le lien entre la sous-unité A et le pentamère de B (S. Wiwanitkit et V. Wiwanitkit, 2017). La sous-unité A2 est capable de s’insérer dans l’anneau pentamérique grâce à sa séquence en acides aminés carboxy-terminale. C’est une hélice α possédant en C-ter la séquence suivante Lys-Asp-Glu-Leu (K. Bharati et N.K. Ganguly, 2011).

        Les sous-unités B vont permettre l’internalisation ainsi que le trafic rétrograde de la toxine vers le réticulum endoplasmique (RE) en se liant à des récepteurs membranaires, présents à la surface des cellules de l’épithélium intestinal, les gangliosides GM1 (J.P. Williams et al., 2006).

        En effet, c’est dans le RE que le domaine A1 est activé lorsque le pont disulfure le reliant au complexe A2-B5 est réduit. La partie A1 de la toxine est donc relarguée dans le cytoplasme de la cellule hôte afin d’induire sa toxicité (J.P., Williams et al. 2006).

        III. Internalisation et translocation du complexe AB5

        La membrane des cellules épithéliales intestinales possède des récepteurs gangliosidiques nécessaires à la fixation de la toxine cholérique, appelés GM1.

        GM1 est un glycosphingolipide ancré dans la membrane par des acides gras à longues chaînes, combinés à un alcool aminé, appelés céramides. Il est également constitué de 2 résidus de galactose (Gal), d’un N-acétylgalactose (GalNAc), d’un glucose (Glc) et d’un acide N-acétylneuraminique (NANA), (Fig. 2) (3).

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