Métabolisme respiratoire chez Lactococcus lactis dans un environnement oxydant et identification de composants de la chaîne respiratoire

par Lahcen Rezaïki (Rezai͏̈ki)

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Alexandra Gruss.


  • Résumé

    Lactococcus lactis est tres utilisee dans l'industrie agroalimentaire. A cette fin elle a ete principalement etudiee pour ses capacites fermentaire. Le dogme des bacteries lactiques exclusivement fermentaire est caduque depuis qu'il a ete montre que l. Lactis est capable d'adopter un metabolisme respiratoire en presence d'heme exogene et d'oxygene. Dans ces conditions un doublement de la biomasse, une augmentation du ph et la survie largement augmentee, sont observees par rapport a un metabolisme fermentaire. Mon projet de these s'est focalise sur le metabolisme respiratoire de l. Lactis et s'est articule autour de deux axes : identifier et caracteriser les composes de la chaine respiratoire et comprendre les raisons de la meilleure survie. Nous avons mis en evidence par mutagenese ciblee le role des menaquinones dans le processus de transfert d'electrons a la cytochrome oxydase ainsi que son implication dans la production d'ion superoxyde et de reduction du fer extracellulaire. Les nadh deshydrogenases noxa et noxb semblent impliquees en partie dans ce processus. La cytochrome bd oxydase deja identifiee pour sa fonction en tant que seule terminale oxydase a ete confirmee par nos mutants cyda et cydb obtenus lors de la mutagenese aleatoire. La mise en place du metabolisme respiratoire permet a l. Lactis de survivre plus longtemps, notamment grace a une diminution de l'environnement oxydant cytoplasmique et l'augmentation du ph. L'environnement cree par l'activite respiratoire augmente egalement la survie des bacteries fermentaires, presentes dans le meme milieu.


  • Résumé

    Lactococcus lactis is mainly used in the food industry, and has been mainly studied for its capacities to ferment sugar sources. Recently our laboratory discovered that l. Lactis are capable of a respiration metabolism when exogenous heme and oxygen are present in the medium. Respiration growth results in improved biomass, higher ph and a striking increased long term survival compared to fermentation metabolism. My thesis project was focused on the respiratory metabolism of l. Lactis, and principally addressed two objectives : the identification of respiratory chain components, and clarification of the factors that associate improved survival with respiration growth. We showed by mutagenesis that menaquinones function to assure electron transfer to cytochrome oxidase. We also demonstrate a role of menaquinones in generating superoxyde species, and in extracellular iron reduction. Our results suggest that nadh dehydrogenase noxa and noxb may be acting as electron donors for the respiration chain. The role of cytochrome bd oxidase, already known for its function as the only terminal oxidase in l. Lactis, was confirmed by our mutants cyda and cydb obtained by a random mutagenesis approach. Our results indicate that greater l. Lactis survival after respiration metabolism (compared to aeration growth in the absence of hème) is associated with, and likely due to a decrease in cytoplasmic oxidative stress and an increase of ph. The environment created by respiratory chain activity also improve the long term survival of fermenting bacteria present in the same medium.

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Informations

  • Détails : 151 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.102-121

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)133
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