La chaîne respiratoire entre le fer ferreux et l'oxygène chez Thiobacillus ferrooxidans : caractérisation de nouvelles protéines d'oxydoréduction périplasmiques

par Christine Cavazza

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire, biologie structurale et microbiologie

Sous la direction de M. BRUSCHI.

Soutenue en 1996

à Aix-Marseille 1 .


  • Résumé

    La biolixiviation, phenomene biologique naturel, consiste en la mise en solution d'elements metalliques presents dans les minerais grace a la capacite que possedent certains micro-organismes a oxyder le fer ou les composes reduits du soufre. L'essor actuel des bio-industries et des biotechnologies a entraine l'utilisation de ce procede pour l'extraction de metaux tels que le cuivre, l'or ou l'uranium en effet, les procedes biotechnologiques s'averent moins nocifs pour l'environnement et moins couteux que les methodes classiques d'exploitation miniere. Thiobacillus ferrooxidans, bacterie acidophile capable d'oxyder a la fois le fer et les composes reduits du soufre, occupe une place primordiale dans ce processus. Par consequent, la connaissance des mecanismes par lesquels cette bacterie parvient a extraire l'energie necessaire a sa croissance, non elucides pour le moment presente un grand interet. Ainsi, une meilleur connaissance des mecanismes moleculaires impliques dans le metabolisme de thiobacillus ferrooxidans permettra le controle et l'amelioration de la biolixiviation. Notre but est donc d'apporter une contribution a la caracterisation de la chaine respiratoire impliquee dans l'oxydation du fer chez thiobacillus ferrooxidans, afin de preciser l'enchainement des differentes proteines d'oxydoreduction qui la composent. Notre demarche fut donc dans un premier temps de purifier par extraction periplasmique les proteines d'oxydoreduction presentes dans le periplasme de thiobacillus ferrooxidans lorsque la bacterie est cultivee sur sulfate de fer, puis de caracteriser ces proteines. Ainsi, quatre proteines d'oxydoreduction periplasmiques pouvant etre impliquees dans la chaine de transfert d'electron entre le fer ferreux et l'oxygene ont ete mises en evidence: la rusticyanine, dont les caracterisations biochimiques et biophysiques sont bien connues a fait l'objet au cours de cette etude d'une etude preliminaire de sa structure par rmn 2d. Une proteine hipip, similaire a la proteine iro dont le gene a ete clone et sequence chez une autre souche de thiobacillus ferrooxidans. Cette proteine est purifiee sous sa forme tetramerique (d'une masse moleculaire de 24 kda), chaque sous-unite contenant un centre 4fe/4s. Le spectre rpe, ainsi que la valeur eleve de son potentiel d'oxydoreduction (+490 mv a ph 2) sont typiques d'une proteine hipip. Un cytochrome c#4, a ete isole pour la premiere fois chez thiobacillus ferrooxidans. Ce cytochrome possede une masse moleculaire de 21 kda et contient deux hemes de type c. L'etude par rpe met en evidence la presence des deux hemes, qui presentent des valeurs de potentiels d'oxydoreduction distinctes (+385 et +480 mv a ph 3). Un nouveau cytochrome c atypique a egalement ete purifie. Cette proteine monomerique possede une masse moleculaire de 13 kda et le dosage en fer met en evidence la presence d'un seul heme par molecule. Son spectre uv-visible montre la presence d'une bande entre 620 et 640 nm dans l'etat oxyde, typique d'un cytochrome de type c'. Cependant, la sequence n-terminale possede un site de fixation pour un heme c alors que l'heme est localise dans la region c-terminale chez les cytochromes c'. La mise en evidence et la caracterisation de ces quatre proteines d'oxydoreduction vont permettre d'entreprendre des etudes cinetiques afin de preciser leur fonction propre et de determiner les mecanismes de transfert d'electrons au cours des premieres etapes de l'oxydation du fer chez thiobacillus ferrooxidans


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