Etude des systèmes antioxydants dans le métabolisme et la virulence de Salmonella typhimurium

par Magali Hebrard

Thèse de doctorat en Microbiologie, biologie végétale et biotechnologies

Sous la direction de Frédéric Barras et de Laurent Aussel.

Soutenue le 25-02-2010

à Aix Marseille 2 , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie bactérienne (Marseille) (laboratoire) .

Le président du jury était Stéphane Méresse.

Le jury était composé de Frédéric Barras, Laurent Aussel, Stéphane Méresse, Françoise Norel, Claude Parsot, Josep Casadesus.

Les rapporteurs étaient Françoise Norel, Claude Parsot.


  • Résumé

    Les Formes Actives de l’Oxygène (FAO), molécules dérivées de l’oxygène, sont capables d’oxyder et d’endommager les macromolécules biologiques. Au cours de son cycle de vie, Salmonella typhimurium est exposée à des FAO provenant de deux sources : soit de son métabolisme aérobie, soit du macrophage, sa cellule hôte au cours de l’infection. Parmi les FAO existantes, l’H2O2 est l’une des plus néfastes. Au cours de ma thèse, j’ai étudié la contribution des catalases et des peroxyrédoxines dans le métabolisme et la virulence de S.typhimurium. Cinq enzymes ont ainsi été identifiées pour leur capacité à éliminer l’H2O2 : les catalases KatG, KatE, KatN et les peroxyrédoxines AhpCF et TsaA. Des tests de virulence ont également permis de montrer que ces enzymes participaient à l’établissement de la virulence.A l’aide d’une sonde moléculaire capable de détecter et de signaler l’H2O2, nous avons montré que S. typhimurium percevait cette FAO au cours de l’infection dans des macrophages murins. Ces résultats ont souligné l’importance des catalases et des peroxyrédoxines au cours de la vie intracellulaire de S. typhimurium. L’analyse du mutant DahpCF DtsaA Dtpx a également révélé que les peroxyrédoxines AhpCF, TsaA et Tpx contribuaient à la capacité de prolifération de la bactérie dans le macrophage. Enfin, l’étude des méthionine sulfoxyderéductases a montré que les caractéristiques d’un mutant DmsrA DmsrB étaient proches de celles de la souche sauvage. Les gènes msrA et msrB ont également été inactivés dans une souche dépourvue de katG, katE et ahpCF. Dans cette souche accumulant de l’H2O2endogène, la contribution de MsrA et MsrB devient évidente pour lutter contre les effets liés au stress oxydant. L’ensemble de ces travaux a permis d’identifier et de caractériser l’implication de systèmes antioxydants dans la virulence et le métabolisme de S. typhimurium.

  • Titre traduit

    Contribution of antioxidant systems in Salmonella virulence and oxidative stress resistance


  • Résumé

    Reactive Oxygen Species (ROS), produced from molecular oxygen, can oxidize and damagebiological macromolecules. During its lifestyle, Salmonella typhimurium is submitted to ROScoming from two sources: its aerobic metabolism and its host cell upon infection, themacrophage. Among the ROS, H2O2 is one of the most toxic. In this work, the contribution ofcatalases and peroxiredoxins in the metabolism and the virulence of S. typhimurium wasstudied. Five enzymes are implied in H2O2 degradation, the catalases KatG, KatE, KatN andthe peroxiredoxins, AhpCF and TsaA. Virulence tests showed that these enzymes wereinvolved in virulence. Using a molecular probe able to detect and quantify H2O2, we showedthat S. typhimurium sensed H2O2 during infection in murine macrophages. These resultsunderlined the importance of catalases and peroxoxyredoxines for the intracellular life of S.typhimurium. Analysis of the mutant DahpCF DtsaA Dtpx revealed that the peroxiredoxinsAhpCF, TsaA and Tpx contributed to the bacterial proliferation inside macrophage. Finally,the study of the methionine sulfoxyde reductases showed that the phenotype of the mutantDmsrA DmsrB was related to the wild type strain. Then, msrA and msrB were inactivated in astrain deleted of katG, katE and ahpCF. In this strain impaired in H2O2 degradation, thecontribution of MsrA and MsrB to fight against oxidative stress effect is stronger. Altogether,these results allowed the identification and the contribution of antioxidant systems in S.typhimurium virulence and metabolism.


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