Etude du rôle fonctionnel de l'O-acétylation et de l'amidation du peptidoglycane chez les lactobacilles

par Elvis Bernard

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Marie-Pierre Chapot-Chartier et de Pascal Hols.

Soutenue le 30-05-2012

à Paris 11 en cotutelle avec l'Université catholique de Louvain (1970-....) , dans le cadre de Ecole Doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (2000-2015 ; Paris) , en partenariat avec Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas) (laboratoire) et de Equipe Dynamique de la Paroi Bactérienne (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Le peptidoglycane (PG) est le composé majeur de la paroi des bactéries à Gram positif. Il est constitué de chaines de sucres, formées de l’alternance de N-acétyl-glucosamine (GlcNAc) et d’acide N-acétyl-muramique (MurNAc) et reliées entre elles par des chaines peptidiques. Cette structure confère à la bactérie une grande résistance mais aussi une certaine flexibilité qui lui permettent de grandir et de se diviser tout en gardant sa forme. Cette dualité entre rigidité et flexibilité est assurée par un équilibre entre l’activité des enzymes qui polymérisent le PG, les protéines liant la pénicilline (PBP), et de celles qui l’hydrolysent, les hydrolases du PG (PGH). Pendant ou après sa synthèse, la structure du PG peut subir différentes modifications, qui vont moduler l’activité des enzymes de synthèse et dégradation du PG. Au cours de ce travail, nous avons caractérisé les modifications structurales du PG chez deux espèces de lactobacilles et étudié leur rôle fonctionnel. Nous avons identifié la première amidotransférase responsable de l’amidation de l’acide méso-diaminopimélique et montré l’influence de cette modification sur l’activité d’une PGH, la L,D-carboxypeptidase DacB, ainsi que sur la synthèse du PG septal par les PBPs chez Lactobacillus plantarum. Nous avons ensuite mis en évidence pour la première fois une O-acétylation des GlcNAc en plus de l’O-acétylation des MurNAc, ces deux modifications étant réalisées par deux O-acétyl-transférases distinctes, OatA et OatB, qui jouent des rôles antagonistes dans le contrôle de l’activité des PGHs chez L. plantarum. Nous avons aussi révélé l’implication de l’O-acétyl-transférase OatA dans le contrôle de la septation. Enfin, nous avons montré l’influence de l’O-acétylation des MurNAc du PG sur les propriétés anti-inflammatoires d’une souche de Lactobacillus casei.

  • Titre traduit

    Study of the functionnal role of petidoglycan O-acetylation and amidation in lactobacilli


  • Résumé

    Peptidoglycan (PG) is the major component of the gram positive cell wall. It is composed of glycan chains formed by the polymerization of the N-acetylglucosamine-N-acetyl muramic acid heterodimer, and cross-linked by peptidic stem. This structure confers high resistance to the bacterial cell wall but also some flexibility allowing growth and shape maintenance. This duality between rigidity and flexibility is the result of a steady-state between the PG polymerizing enzymes, the penicillin binding protein (PBP) and the PG hydrolases (PGH). More or less concomitantly with its synthesis, certain modifications can occur on PG structure that will modulate the activity of PG synthesis and degradation enzymes.During this work, we have characterized the PG structural modifications in two lactobacilli species and studied their functional role. We have identified the first amidotransferase involved in meso-diaminopimelic acid amidation and shown the influence of this modification on the activity of the L,D-carboxypeptidase, DacB, and also on the septal PG synthesis by the PBP in Lactobacillus plantarum. Then, we have highlighted for the first time, the presence of O-acetylation on GlcNAc in addition to O-acetylation on MurNAc. These two modifications are catalyzed by two dedicated O-acetyltransferases, OatB and OatA respectively, that control PGH activity in an antagonistic way. We have also demonstrated the implication of the OatA O-acetyltransferase in septation control. Finally, we have shown the influence of PG MurNAc O-acetylation on the anti-inflammatory properties of a Lactobacillus casei strain.


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