Analyse structurale et fonctionnelle des glycolipides pariétaux de Mycobacterium marinum : une mycobactérie modèle dans l’étude de la tuberculose

par Yoann Rombouts

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Yann Guérardel et de Elisabeth Elass-Rochard.

Soutenue le 07-12-2010

à Lille 1 .


  • Résumé

    Mycobacterium marinum est une mycobactérie pathogène des ectothermes génétiquement proche de M. tuberculosis. Ce modèle peut être utilisé pour mieux comprendre la formation des granulomes tuberculeux et déterminer le rôle des glycoconjugués pariétaux dans la régulation de la réponse immunitaire. Dans ce contexte, nos travaux ont porté sur la purification des glycolipides polaires et apolaires extraits de la paroi de M. marinum et leur caractérisation en utilisant la résonance magnétique nucléaire et la spectrométrie de masse. Nos résultats concernant l’analyse structurale de la famille des lipooligosaccharides polaires (LOSs, comprenant les LOS-I à LOS-IV) ont démontré la présence de monosaccharides rares, dont le caryophyllose et un monosaccharide N-acylé, spécifique du LOS-IV. Nous avons également observé que tous les LOSs inhibent la sécrétion macrophagique d’une cytokine pro-inflammatoire, le TNF-α. En revanche, seul le LOS-IV stimule l’expression d’antigènes (ICAM-1 et CD40) à la surface des macrophages et la production de chimiokine (IL-8). Cet effet inducteur du LOS-IV pourrait être lié à la présence du monosaccharide terminal N-acylé. Par ailleurs, les autres glycolipides polaires analysés, incluant les phosphatidyl-myo-inositol mannosides (PIM), le lipomannane (LM) et le lipoarabinomannane (LAM), possèdent des structures similaires à celles de M. tuberculosis.L’étude des glycolipides apolaires a permis de préciser la structure des glycolipides phénoliques (PGL) et des tréhaloses di-mycolates (TDM). De plus, une famille de glycolipides méconnue comprenant le Di-Mycolyl-Di-Arabinoglycérol (DMDA) a été identifiée. Le DMDA présente une structure très proche de la partie terminale du mycolyl-arabinogalactane-peptidoglycanne (mAGp), macro-complexe pariétal majoritaire des mycobactéries. Des études complémentaires effectuées chez M. bovis BCG ont démontré que ce glycolipide était lié au métabolisme du mAGp, ce qui ouvre de nouvelles pistes pour la compréhension du mode d’action de certaines drogues anti-tuberculeuses telles que la thiacétazone.

  • Titre traduit

    Structural and functional analysis of Mycobacterium marinum cell wall glycolipids : a mycobacterial model to study tuberculosis


  • Résumé

    Mycobacterium marinum is a natural pathogen of ectotherms genetically close to M. tuberculosis. This pathogen model is useful for deciphering the role of mycobacterial cell wall glycolipids in granulomatous infection. In this context, our work focused on the purification of both polar and apolar glycolipids extracted from M. marinum cell wall and their structural characterization using nuclear magnetic resonance and mass spectrometry. Analysis of the polar lipooligosaccharide family (LOSs, including LOS-I to LOS-IV) demonstrated the presence of several rare or even unique monosaccharides including caryophyllose, derivatives and a N-acylated monosaccharide specific of LOS-IV. Biological activity assays showed that LOSs exert an important pro-inflammatory effect by decreasing the TNF-α secretion from macrophages. Moreover, LOS-IV was found to stimulate the expression of the chemokine IL-8 and cell surface antigens (CD40 and ICAM-1) on macrophages. This specific immunostimulatory property was related to the presence of the terminal N-acylated monosaccharide in LOS-IV. In addition, other polar glycolipids analyzed, including phosphatidyl-myo-inositol mannosides (PIM), lipomannane (LM) and lipoarabinomannan (LAM), possess similar structures than M. tuberculosis. The study of apolar glycolipids permitted to precise the structure of phenolic glycolipids (PGL) and trehalose di-mycolates (TDM). Moreover, a family of unusual glycolipids, including Di-Mycolyl-Di-Arabinoglycérol (DMDA), was identified. DMDA structure is very close from the terminal part of peptidoglycan-arabinogalactan-mycolyl (mAGp), the mycobacterial cell wall macro-complex. Additional studies performed in M. bovis BCG showed that this glycolipid is related to mAGp, providing new insights about the mode of action of anti-tuberculous drugs such as thiacetazone.


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