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Le système de sécrétion de type II Hxc de P. aeruginosa, caractérisation et étude fonctionnelle de la liposécrétine HxcQ, The Pseudomonas Aeruginosa type II secretion system, Hxc : characterization and functional study of the liposecretin HxcQ

De
274 pages
Sous la direction de Romé Voulhoux
Thèse soutenue le 25 juin 2010: Aix Marseille 2
La bactérie Gram négative Pseudomonas aeruginosa produit un grand nombre d’exoprotéines remplissant de multiples fonctions. Pour rejoindre la surface ou le milieu extracellulaire, ces exoprotéines doivent franchir successivement la membrane interne, le périplasme et la membrane externe. De multiples systèmes de sécrétion ont été mis en place par P.aeruginosa pour réaliser ces différentes étapes. Ainsi, les exoprotéines peuvent traverser l’enveloppe par le système le plus approprié à leur transport. Un de ces systèmes, le système de sécrétion de type II (T2SS) est présent en deux exemplaires. Ces deux T2SS, complets et fonctionnels ont été appelés Xcp (« extracellular deficient protein ») et Hxc (« Homologue toXcp »). Si les éléments constitutifs des T2SSs sont bien identifiés, leur assemblage au sein de l’enveloppe ainsi que leur mode de sécrétion sont très peu documentés. Le modèle communément admis suggère cependant l’existence d’une plateforme de membrane interne, d’un composant demembrane externe et d’un pseudopilus, qui va tel un piston, pousser les substrats au travers du pore formé par l’unique composant de membrane externe, la sécrétine. Les sécrétines formentdans la membrane externe de larges pores homo-multimériques de 12 à 14 monomères.L’adressage et l’assemblage de telles structures nécessitent en général l’implication d’une petite lipoprotéine, connue sous le nom de pilotine. A ce jour, aucune protéine de ce type n’est connue pour assister les multiples sécrétines répertoriées chez P. aeruginosa dans leur adressage à lamembrane externe. Ce travail de thèse à principalement porté sur le second T2SS de P.aeruginosa, le système Hxc. Nous avons en particulier démontré que la sécrétine du système Hxc,HxcQ ne dépendait d’aucune pilotine pour son adressage à la membrane externe et que cette sécrétine était une lipoprotéine dont l’ancre lipidique N-terminale jouait le rôle de pilotine.
-Sécrétine
-Lipoprotéine
-Liposécrétine
-Système de sécrétion de type II
-Piptidoglycane
-Phosphate
-Pseudomonas Aeruginosa
The Gram negative bacteria Pseudomonas aeruginosa produces a large number of exoproteins that have multiple functions. To reach the cell surface or the extracellular medium, an exoprotein must successively cross the inner membrane, the periplasm and the outer membrane.P. aeruginosa has developed a number of secretion systems that carry out these different steps.Thus, a specific exoprotein will cross the envelope using the most suitable secretion system. Oneof these systems, the type II secretion system (T2SS), is present in two copies on the P.aeruginosa genome. Both T2SS are complete and functional, and have been named Xcp(« extracellular deficient protein ») and Hxc (« Homologue to Xcp »). While the different components that make up each T2SS have been clearly identified, their assembly in the envelopeand their mode of secretion are poorly documented. Nevertheless, the commonly acceptedworking model suggests the existence of an inner membrane platform, a component in the outer membrane, and a pseudopilus which, acting as a piston, pushes the substrate through a pore formed by the sole component of the outer membrane, the secretin. Secretins form large homomultimeric pores (12 to 14 monomers) in the outer membrane. Targeting and assembly ofsuch structures requires the involvement of a small lipoprotein known as pilotin. To date, no suchprotein is known to assist the targeting of P. aeruginosa secretins to the outer membrane. This thesis work has mainly focused on the second T2SS of P. aeruginosa, the Hxc system. One of ourmajor findings is that the outer membrane targeting of the Hxc secretin, HxcQ, does not dependon any pilotin, but that instead HxcQ is a lipoprotein with a lipid anchor that acts as a pilotin.
Source: http://www.theses.fr/2010AIX22050/document
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ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE
UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE
FACULTE DES SCIENCES DE LUMINY

THESE

En vue de l’obtention du grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LA MEDITERRANEE
Spécialité : Microbiologie moléculaire et biotechnologies
Présentée et soutenue publiquement par

Véronique Viarre
le vendredi 25 juin 2010

Le système de sécrétion de type II Hxc de P. aeruginosa, caractérisation
et étude fonctionnelle de la liposécrétine HxcQ
Directeur de thèse : Dr. Romé Voulhoux
JURY
Pr. Frédéric Barras Président du jury
Dr. Ina Attrée-Delic Rapporteur
Dr. Vladimir Shevchik Rapporteur
Pr. Alain Filloux Examinateur
Dr. Vincent Méjean Examinateur
Dr. Romé Voulhoux Directeur de thèse
1
2


Sommaire
3
4Avant-propos p11
Introduction bibliographique p13
Chapitre 1 : L’enveloppe des bactéries gram-négatives p15
Introduction p17
I. La membrane interne p18
II. Le périplasme p20
III. La membrane externe p25
IV. La capsule p34
V. Trafic des protéines au sein de l’enveloppe p35
VI. Biogenèse et transport des lipoprotéines p43

Chapitre 2 : P.aeruginosa, une bactérie modèle pour l’étude des
systèmes de sécrétion p49
Introduction p51
I. Pseudomonas aeruginosa : une bactérie pathogène p53
II. Les systèmes de sécrétion de type II Xcp et Hxc p57
III. Protein secretion systems in Pseudomonas aeruginosa p61

Chapitre 3 : Les Sécrétines p87

Introduction p89
I. Structure/Fonction des Sécrétines p90
II. Les protéines associées aux sécrétines p103
III. Export et insertion des sécrétines dans la ME p113
IV. Localisation des sécrétines à l’échelle cellulaire p113
5
Chapitre 1 : Transport à la membrane externe des
sécrétines HxcQ et XcpQ de Pseudomonas aeruginosa p119
Introduction p121
I. HxcQ appartient à la famille des sécrétines p123
II. HxcQ est une lipoprotéine p128
III. La lipidation d’HxcQ est essentielle à sa fonction p133
IV. L’ancre lipidique d’HxcQ a une fonction de pilotine p143
V. L’adressage de la liposécrétine HxcQ à la ME … p154
VI. Le transport d’HxcQ à la membrane externe… p160
Conclusion p164
Chapitre 2 : La sécrétine LspD de Legionella pneumophila p174
Introduction p176
I. Analyses in silico p177
II. Analyses in vivo p178
III. Analyses in vitro p181
IV. XcpQ et HxcQ interagissent elles avec le Pg? p182
Conclusion p186
Chapitre 3 : Régulation du système de sécrétion de type II Hxc ;
un système induit en carence de phosphate p189
Introduction p191
I. Régulation du système Hxc p193
II. Optimisation des conditions d’induction du système Hxc p200
III. Rôle du système Hxc dans la virulence de P. aeruginosa? p202
6Conclusion p204
Chapitre 4 : Recherche de nouveaux substrats du second
système de sécrétion de type II, Hxc de P. aeruginosa p207
Introduction p209
I. Recherche de nouveaux substrats Hxc p210
III. Un pilus Hxc-dépendant? p214
Conclusion p218

Conclusion générale et perspectives p221
Annexes p229
Références bibliographiques p245





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