Etude de la respiration chez Lactococcus lactis et implication des systèmes Redox dans la physiologie cellulaire

par Karin Vido

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Alexandra Gruss.

Soutenue en 2004

à Paris 11 .


  • Résumé

    Lactococcus lactis a été étudié jusqu'à présent pour ses capacités de fermentation. Notre équipe a mis en évidence qu'en présence d'hème et d'oxygène, L. Lactis est capable de respirer. La croissance par respiration s'accompagne d'une augmentation de la biomasse, d'une baisse de la production de lactate et d'une amélioration de la survie à long terme. Une étude par électrophorèse bidimensionnelle (E2D) menée sur des cultures en phase exponentielle montre que la plupart des protéines cytoplasmiques présentes en respiration le sont déjà en fermentation. Une seule protéine spécifique de la respiration a été détectée, un régulateur transcriptionnel régulant un transporteur putatif de lactate, en accord avec la consommation de lactate observée en respiration. Cette étude suggère l'existence d'autres régulateurs que ceux caractérisés jusqu'alors dans la nutrition azotée, ainsi que de régulateurs intervenant dans la consommation de lactate en respiration. Cette étude a également mis en évidence une diminution en respiration de l'oxydation d'une enzyme de la glycolyse, essentielle chez L. Lactis, la glyceraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase. Celle-ci est aussi moins oxydée dans un mutant trxB1, codant une thiorédoxine réductase. TrxB1 n'est pas essentielle chez L. Lactis, mais son absence rend la cellule très sensible à la présence d'oxygène. Un mutant trxB1 est viable, même en l'absence de composés réducteurs pouvant pallier l'absence de thiorédoxine réductase. La physiologie de ce mutant a été analysée par E2D. Les résultats révèlent une plus forte expression d'enzymes anti-oxydantes et des changements dans le métabolisme des lipides, suggérant des dégâts membranaires.


  • Résumé

    Lactococcus lactis has been extensively studied for his fermentative capacities. We demonstrated that in presence of heme and oxygen, L. Lactis was able to undergo respiration. In this condition, growth and long term survival were improved and lactate production was lower than during fermentative growth. We used a proteomic approach to study differences between fermentative and respirative growth. Results showed that most of the proteins present in respirative growth are also present in fermentative growth. Only one protein was detected as specific for respiration, a transcriptional regulator involved in the expression of an operon encoding a putative lactate transporter, in agreement with lactate consumption specifically observed during respirative growth. This study suggest the existence of new unknown regulators involved in nitrogen metabolism and in lactate consumption. We also demonstrated that an essential enzyme of glycolysis, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase was less oxidised in respiration than in fermentation conditions. We studied the thioredoxin reductase TrxB1 of L. Lactis by constructing a mutant in the corresponding gene. The mutant was viable even in the absence of dithiotreitol, suggesting that the thioredoxin system is not essential in L. Lactis. However, this mutant was very sensitive to oxygen in the absence of dithiotreitol. Physiology of this mutant under fermentative aerobic growth was analysed by proteomics. Results showed increased expression of anti-oxidant enzymes and changes in lipid metabolism, suggesting membrane damages. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase was surprisingly also less oxidised in this mutant.

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Informations

  • Détails : 174 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.123-140

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2004)10
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