Etude In vitro de Phospholipases mycobactériennes impliquées dans la virulence

par Jean-claude Bakala n'goma

Thèse de doctorat en Microbiologie, biologie végétale et biotechnologies

Sous la direction de Stéphane Canaan.

Le jury était composé de Stéphane Canaan, Michel Lagarde, Rolanc Brosch, Jean-Louis Hermann, Régis Guieu.

Les rapporteurs étaient Michel Lagarde, Rolanc Brosch.


  • Résumé

    Les phospholipases et en particulier les phospholipases C sont d'importants facteurs de virulence chez de nombreuses bactéries pathogènes (C. perfringens, B. Cereus et P. aeruginosa). Cependant, peu de choses sont connues sur l'implication de ces enzymes dans le processus de virulence des mycobactéries. Bien que l'étude des mutants des phospholipases C de M. tuberculosis dans un modèle d'infection chez la souris ait permis de proposer une implication de ces protéines dans la virulence de ce bacille, leurs propriétés biochimiques, leur mode d'action et leur rôle physiologique exact restent à élucider. Ce manque de données biochimiques sur les phospholipases mycobactériennes peuvent être attribuée à la difficulté à produire et à purifier des quantités importantes de ces enzymes. Dans le but de mieux caractériser le rôle physiologique des phospholipase mycobactériennes, l'objectif de ma thèse a été de mettre au point des conditions d'expression hétérologue permettant la production des phospholipases C mycobactériennes recombinantes (rPLC) dans différents systèmes d'expression (E. coli, Pichia pastoris et baculovirus/cellules d'insectes). Ces systèmes d'expression n'ayant pas donné des résultats satisfaisants, nous avons développé une méthode efficace d'expression de ces protéines en utilisant M. smegmatis.Ce système d'expression nous a permis de produire et de purifier les quate PLC (PLC-A, PLC-B, PLC-C et PLC-D) de M. tuberculosis et la PLC de M. Abscessus sous forme soluble et active. Nous avons pour la première fois montré que ces protéines purifiées avaient un effet cytotoxique sur les macrophages de souris en culture mais ne présentaient aucune activité hémolytique. en utilisant des marquages radioactifs, nous avons confirmé que l'effet cytotoxique observé était lité à l'hydrolyse des phospholipides des membranaires des cellules hôtes. Pour la première fois, nous avons pu confirmer que ces PLC sont directement impliquées dans le processus d'infection et de virulence.Un autre aspect de mon travail de thèse a concerné l'étude de deux autres protéines sécrétées par M. tuberculosis appartenant à la famille des cutinases : la Rv1984c et la Rv3452. Après les avoir produites et purifiées chez E. Coli, nouq avons montré que malgré ces deux protéines présentent 50% d'identité de séquence en acides aminés, elles ont des spécificités de substrat différentes et probablement un rôle physiologique différent. La Rv1984c est une lipase capacle d'hydrolyser des lipides à chaines moyennes, alors que la Rv3452 est une phospholipase de type A2 et est capable d'induire la lyse de macrophage de souris en culture.

  • Titre traduit

    In vitro study of micobactérial Phospholipases involved in virulence


  • Résumé

    Phospholipases, particularly phospholipases C, are important virulence factors in several pathogenic bacteria (C. perfringens, B. cereus, L. monocytogenese and P. aeruginosa). However, little is know on the involvement of thses enzymes in mycobacteria pathogenesis. Although study on M. tuberculosis phospholipases C mutants in a mouse aerosol model of infection gave rise to the contribution of these proteins in virulence process, but their exact biochemical properties, mechanism of action and physiological role remain to be elucidated. This lack of data on mycobacterial phospholipases is mainly due to the difficulty to produce and purify these enzymes in large scale.With the aim to better characterise the physiological role of mycobacterial phospholipases, the main challenge of my thesis was to develop an efficient method for expression and purification of recombinant mycobacterial phospholipases C. Since no satisfactory results have been obtained with standard expression systems (E. coli, Pichia pastoris and baculovirus / insect cells), we develop a robust expression technique for these proteins using M. smegmatis as expression system.This allowed us to produce and purify all four PLC (PLC-A, PLC-B, PLC-C and PLC-D) of M. tuberculosis and the PLC of M. abscessus in soluble and active form. For the first time, we have show, that purified proteins have cytotoxic effect on mouse macrophages but have not haemolytic activity. Using radiolabelled lipids, we have confirmed that this first direct evidence that PLC are involved in infection and virulence processes. Another aspect of my thesis work concerned the study of two other secreted proteins of M. tuberculosis belonging to the cutinase family : the Rv 1984c ant the Rv3452. Recombinant proteins obtains in E. coli were found to have distinct substrate specificities and most likely distict physiological role, despite showing 50% amino acids sequence identity. Rv1984c is a lipase and is able to hydrolyse lipids with medium chains lengthn whereas Rv3452 is type A2, phospholipase and i able to induce macrophage lysis.


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