Etudes structurales et fonctionnelles de la pompe d'efflux MexAB-OprM impliquée dans la résistance aux antibiotiques chez Pseudomonas aeruginosa

par Laura Monlezun

Thèse de doctorat en Biophysique

Sous la direction de Isabelle Broutin.

Soutenue le 11-12-2012

à Paris 5 , dans le cadre de École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, environnement (2010-2013 ; Paris) , en partenariat avec Laboratoire de cristallographie et RMN biologiques (laboratoire) .

Le président du jury était Marie-José Butel.

Le jury était composé de Isabelle Broutin, Marie-José Butel, Isabelle Schalk, Romé Voulhoux, Jean-Marie Pagès.

Les rapporteurs étaient Isabelle Schalk, Romé Voulhoux.


  • Résumé

    Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste impliqué dans les infections nosocomiales. Sa multi résistance aux antibiotiques s’exerce notamment grâce à l’activation de pompes d’efflux membranaires. Il s’agit de systèmes tripartites composés d’une porine de la famille OMF (Outer Membrane Factor) ancrée dans la membrane externe, d’un transporteur de la famille des RND (Resistance Nodulation Division) localisé dans la membrane interne et d’un adaptateur périplasmique de la famille des MFP (Membrane Fusion Protein) qui consolide l’ensemble. Le travail réalisé au cours de cette thèse apporte une contribution à la compréhension des mécanismes d’assemblage et d’ouverture des pompes d’efflux ainsi qu’à leur régulation grâce au développement de nouveaux outils empruntés à la physique, à la biochimie et à la microbiologie. Une première étude a permis de déterminer la stoechiométrie d’interaction entre MexA et OprM par gel bleu natif (Ferrandez, Monlezun et al. 2012). Une deuxième étude a été consacrée, dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe de B. Le Pioufle (ENS Cachan), à la caractérisation par électrophysiologie de l'ouverture de la porine OprM, insérée dans une membrane artificielle reconstituée sur une biopuce (Wang, Monlezun et al. 2012). Puis, afin d’étudier cette fois ci, le mécanisme d’ouverture de la porine OprM in vivo, une étude fonctionnelle par complémentation chez Pseudomonas aeruginosa a été initiée. Enfin, dans le cadre d'une collaboration avec l’équipe de P. Plésiat (Laboratoire de Bactériologie, Besançon), deux analyses de mutants cliniques par modélisation ont été réalisées sur le régulateur MexZ de la pompe MexXY/OprM et de la porine d’influx des carbapénèmes OprD.

  • Titre traduit

    Structural and functional studies of MexAB-OprM efflux pump involved in Pseudomonas aeruginosa antibiotics resistance


  • Résumé

    Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen involved in nosocomial infections. This bacteria has developed various strategies to resist antibiotics treatments, one of them being the activation of membrane efflux pumps. These tripartite systems consist of an OMF (Outer Membrane Factor) family porin, localized in the outer membrane, an active transporter in the inner membrane, belonging to the RND (Resistance Nodulation Division) family and a periplasmic adaptator protein, member of the MFP (Membrane Fusion Protein) family which consolidates the whole complex. Results obtained during this thesis contribute to a better understanding of efflux pumps’ assembly and opening thanks to the development of new research tools borrowed from physic, biochemistry and microbiology. The first study describes the binding stoechiometry of MexA with its cognate partner OprM by Blue Native Polyacrylamide gel Electrophoresis (Ferrandez, Monlezun et al. 2012). Secondly, a study, in collaboration with B. Le Pioufle’s team (ENS Cachan), was dedicated to the electrophysiologic caracterization of OprM opening using a microfluidic device incorporated with a miniaturized artificial bilayer membrane (Wang, Monlezun et al. 2012). Then, to complete this analysis in vivo, in the third part of this thesis, complementation experiments were initiated in a Pseudomonas aeruginosa strain deleted of its chromosomal oprM gene. Finally, in collaboration with P. Plésiat’s team (Laboratoire de Bactériologie, Besançon), modelling of MexZ, the MexXY/OprM pump’s regulator and modelling of the carbapenems’ porin OprD were made in order to link structural modifications to mutations observed in clinical strains.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2012 par Université Paris Descartes à Paris

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Informations

  • Sous le titre : Etudes structurales et fonctionnelles de la pompe d'efflux MexAB-OprM impliquée dans la résistance aux antibiotiques chez Pseudomonas aeruginosa
  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Notes : Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Stoichiometry of the MexA-OprM binding, as investigated by blue native gel electrophoresis / Ferrandez, Yann, Monlezun, Laura, Phan, Gilles, Benabdelhak, Houssain, Benas, Philippe, Ulryck, Nathalie, Falson, Pierre, Ducruix, Arnaud, Picard, Martin, Broutin, Isabelle. - Wiley-VCH, 2012. . Activity monitoring of functional OprM using a biomimetic microfluidic device / Wang, Wei, Monlezun, Laura, Picard, Martin, Benas, Philippe, Français, Olivier, Broutin, Isabelle, Le Pioufle, Bruno. - Royal Society of Chemistry, 2012.
  • Annexes : Bibliogr. p. 233-250
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