Le métabolisme du dichlorométhane chez Methylobacterium extorquens DM4 : génomique fonctionnelle et physiologie

par Emilie Muller

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Stéphane Vuilleumier et de Françoise Bringel.

Le jury était composé de Ivan Couée, Jacky de Montigny.

Les rapporteurs étaient Claudine Médigue, Fabrice Martin-Laurent.


  • Résumé

    La souche Methylobacterium extorquens DM4 peut utiliser le dichlorométhane (DCM), un solvant chloré monocarboné toxique, comme substrat de croissance. L’enzyme-clé de ce métabolisme, une DCM déshalogénase (DcmA), catalyse la déchloration du DCM en formaldéhyde, un intermédiaire génotoxique du métabolisme méthylotrophe bactérien. Des travaux antérieurs ont montré que l’apport en trans du gène dcmA ne confère pas à une souche non-déchlorante du genre Methylobacterium la capacité d’utiliser le DCM pour se développer. Afin de mettre en évidence les bases moléculaires de l’adaptation au DCM, le criblage d’une banque de mutants et une étude de protéomique comparative en conditions méthylotrophes déchlorante ou non-déchlorante ont été effectués chez la souche DM4, dont le génome a été analysé au cours de ce travail. Des 59 déterminants génétiques identifiés expérimentalement, 40% définissent 7 clusters spécifiques de la réponse au DCM. L’un d’eux, une région de 5,5 kb très conservée, nommée «dcm islet» et portant les gènes dcmRABC, est nichée dans des ilots génomiques différents chez les 2 souches DCM-dégradantes dont le génome a été séquencé. Les autres loci identifiés sont communs aux 8 génomes séquencés du genre Methylobacterium. Cette participation importante du «core genome» dans la réponse au DCM implique notamment le transporteur Cli (Cl-induit), la réponse générale au stress, des ajustements du métabolisme méthylotrophe et des propriétés de surface. La caractérisation fonctionnelle de ces gènes sera poursuivie au laboratoire, avec en plus un objectif appliqué de recherche de biomarqueurs pour l’amélioration des méthodes d’abattement du DCM d’effluents gazeux industriels.

  • Titre traduit

    Dichloromethane metabolism in Methylobacterium extorquens DM4 : functional genomics and physiology


  • Résumé

    Methylobacterium extorquens strain DM4 can use dichloromethane (DCM), a toxic one-carbon chlorinated solvent, as growth substrate. The key enzyme of this metabolism, a DCM dehalogenase (DcmA), catalyses the dechlorination of DCM into formaldehyde, a genotoxic intermediate of bacterial methylotrophic metabolism. However, it was demonstrated that providing a functional dcmA gene in trans to a non-dechlorinating methylotrophic bacterium of the Methylobacterium genus is not sufficient to give it the ability to grow with DCM. The molecular basis of the adaptation to DCM dehalogenation was investigated in strain DM4, whose genome was analysed during this work, by screening a mutant library and by a comparative proteomics study under methylotrophic dechlorinating and non-dechlorinating growth conditions. A total of 59 genetic determinants of DCM adaptation were experimentally identified, among which about 40% defined 7 DCM-specific gene clusters. One such cluster, a very strongly conserved 5. 5kb region encoding dcmRABC genes and termed “dcm islet”, is embedded in different genomic islands in the 2 DCM-degrading strains of known sequence. The other identified loci are common to the 8 sequenced strains of Methylobacterium. Involvement of the Methylobacterium core genome in DCM adaptation was high and notably involved the Cli (Cl--induced) transporter, the general stress response, as well as adjustments in methylotrophic metabolism and cell surface properties. Functional characterisation of identified genes will be continued in the laboratory and also help define biomarkers for optimisation of contaminant removal of DCM in industrial gaseous effluents using bioremediation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 207-223

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;0954
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