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Pendant des décennies, les biologistes pensaient que la paroi rigide entourant les bactéries (procaryotes) était le seul facteur contrôlant la forme cellulaire. Chez les organismes eucaryotes, les cellules possèdent un réseau de protéines filamenteuses, principalement les filaments d'actine, permettant de contrôler leur forme. Ce réseau complexe est appelé "cytosquelette". Plus récemment, il a été montré que les bactéries aussi possédaient un cytosquelette dynamique intervenant dans l'organisation spatiale de processus essentiels à la croissance cellulaire.

Dans ce projet de recherche fondamentale, nous proposons d'étudier le cytosquelette d’actine (encodé par les gènes mre) pendant le développement, en phase stationnaire, de la compétence et de la sporulation, les deux principales adaptations environnementales chez la bactérie modèle Bacillus subtilis. Le développement de ces deux processus, étudiés maintenant depuis plus de 80 ans, nécessite une large réorganisation de l'expression des gènes, de localisation de protéines mais également de la forme cellulaire. Parce ce qu'elles sont très couteuse énergétiquement, ces adaptations physiologiques induisent un arrêt de croissance. Pourtant il a été montré que l'expression des gènes mre était induite lors du développement de la compétence et de la sporulation. Mais pourquoi induire l'expression des gènes du cytosquelette, un déterminant majeur de la croissance cellulaire, alors que les cellules ont arrêté de se diviser ?

Dans ce projet de recherche, nous proposons de mener une approche pluridisciplinaire (régulation transcriptionnelle, microscopie, biochimie) dans le but de caractériser l'organisation, l'éventuelle restructuration et les fonctions du cytosquelette d'actine en phase stationnaire lors du développement de la compétence et de la sporulation. Par exemple, j'amène mon expertise de l'utilisation de la luciférase de Photinus pyralys comme rapporteur transcriptionnel dans le but de décrire les profils d'expression des gènes du CA dans des milieux et des backgrounds génétiques différents. De plus, le laboratoire d'accueil, qui est l'un des leaders dans la description et la compréhension du CA chez les procaryotes, maîtrise parfaitement des techniques de microscopie avancées (TIRFM, microfluidic) permettant la visualisation optimale du cytosquelette d’actine. Finalement, plusieurs techniques permettant l'identification d'interactions protéine-protéine pourront être utilisées, in situ, dans le laboratoire ou le département d'accueil, dans le but d'établir des liens éventuels entre cytosquelette d'actine et compétence ou sporulation.

1- Genome Sequence of the Bacillus subtilis Biofilm-Forming Transformable Strain PS216.
Durrett R, Miras M, Mirouze N, Narechania A, Mandic-Mulec I, Dubnau D.

Genome Announc. 2013 Jun 20;1(3). doi:pii: e00288-13. 10.1128/genomeA.00288-13.

2- Direct involvement of DprA, the transformation-dedicated RecA loader, in the shut-off of pneumococcal competence.
Mirouze N*, Bergé MA*, Soulet AL, Mortier-Barrière I, Quentin Y, Fichant G, Granadel C, Noirot-Gros MF, Noirot P, Polard P, Martin B, Claverys JP.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Mar 12;110(11):E1035-44. doi: 10.1073/pnas.1219868110. Epub 2013 Feb 25.

3- ComE/ComE~P interplay dictates activation or extinction status of pneumococcal X-state (competence).
Martin B*, Soulet AL*, Mirouze N*, Prudhomme M, Mortier-Barrière I, Granadel C, Noirot-Gros MF, Noirot P, Polard P, Claverys JP.

Mol Microbiol. 2013 Jan;87(2):394-411. doi: 10.1111/mmi.12104. Epub 2012 Dec 10.

4- Structure-function analysis of pneumococcal DprA protein reveals that dimerization is crucial for loading RecA recombinase onto DNA during transformation.
Quevillon-Cheruel S*, Campo N*, Mirouze N*, Mortier-Barrière I, Brooks MA, Boudes M, Durand D, Soulet AL, Lisboa J, Noirot P, Martin B, van Tilbeurgh H, Noirot-Gros MF, Claverys JP, Polard P.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Sep 11;109(37):E2466-75. doi: 10.1073/pnas.1205638109. Epub 2012 Aug 17.

5- Spo0A~P imposes a temporal gate for the bimodal expression of competence in Bacillus subtilis.
Mirouze N, Desai Y, Raj A, Dubnau D.

PLoS Genet. 2012;8(3):e1002586. doi: 10.1371/journal.pgen.1002586. Epub 2012 Mar 8.

6- An atypical Phr peptide regulates the developmental switch protein RapH.
Mirouze N, Parashar V, Baker MD, Dubnau DA, Neiditch MB.

J Bacteriol. 2011 Nov;193(22):6197-206. doi: 10.1128/JB.05860-11. Epub 2011 Sep 9.

7- Fluctuations in spo0A transcription control rare developmental transitions in Bacillus subtilis.
Mirouze N, Prepiak P, Dubnau D.

PLoS Genet. 2011 Apr;7(4):e1002048. doi: 10.1371/journal.pgen.1002048. Epub 2011 Apr 28.

8- MecA dampens transitions to spore, biofilm exopolysaccharide and competence expression by two different mechanisms.
Prepiak P, Defrancesco M, Spadavecchia S, Mirouze N, Albano M, Persuh M, Fujita M, Dubnau D.

Mol Microbiol. 2011 May;80(4):1014-30. doi: 10.1111/j.1365-2958.2011.07627.x. Epub 2011 Apr 11.

9- Structural basis of response regulator dephosphorylation by Rap phosphatases.
Parashar V, Mirouze N, Dubnau DA, Neiditch MB.

PLoS Biol. 2011 Feb 8;9(2):e1000589. doi: 10.1371/journal.pbio.1000589.

10- A key presynaptic role in transformation for a widespread bacterial protein: DprA conveys incoming ssDNA to RecA.
Mortier-Barrière I*, Velten M, Dupaigne P*, Mirouze N*, Piétrement O, McGovern S, Fichant G, Martin B, Noirot P, Le Cam E, Polard P, Claverys JP.

Cell. 2007 Sep 7;130(5):824-36.
* These authors contributed equally.