Études des mécanismes d’amidation du peptidoglycane et du rôle de ces modifications chez Corynebacterium glutamicum

par Marjorie Levefaudes

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Christine Houssin.


  • Résumé

    Le peptidoglycane (ou muréine) est un élément essentiel de la paroi chez la plupart des bactéries. Il est également la cible de nombreuses molécules antimicrobiennes : des défenses immunitaires de l’hôte, aux antibiotiques, en passant par différentes enzymes lytiques. Il a été mis en évidence que des modifications de la structure du peptidoglycane permettent aux bactéries d’acquérir des résistances face à ces différents agents. Les Corynebacteriales, un ordre de bactérie connu pour leur enveloppe atypique composée d’une membrane cytoplasmique classique et d’un complexe peptidoglycane – arabinogalactane - acides mycoliques (mAGP), montrent différents types de modifications du peptidoglycane. Au cours de ce travail, nous avons étudié deux types de modifications chez notre modèle Corynebacterium glutamicum,- une bactérie non-pathogène, souvent utilisée comme modèle de laboratoire - qui sont les amidations de deux résidus (meso-DAP et D-Glu) du domaine peptidique du peptidoglycane. Nous avons pu identifier les gènes responsables de ces modifications : ltsACg et murT/gatDCg. Une caractérisation biochimique de LtsACg a permis de montrer son rôle dans l’amidation du meso-DAP, d’identifier son substrat physiologique et l’étude du mutant inactivé pour ltsACg- a montré son rôle dans la résistance au lysozyme et aux β-lactamines. Dans un deuxième temps, nous avons débuté la caractérisation biochimique de MurT/GatDCg et l’étude du mutant conditionnel gatDCg-. Les résultats préliminaires montrent une essentialité de ce gène chez C. glutamicum, et une activité D-Glu amidase de l’opéron MurtT/GatDCg par l’expression hétérologue chez E. coli. Ces enzymes sont conservées au sein de l’ordre Corynebacteriales et les amidations du D-Glu et du meso-DAP sont retrouvées chez différentes espèces pathogènes. Cette étude ouvre donc de nouvelles perspectives pour l’étude de ces modifications chez d’autres espèces de Corynebacteriales pathogènes et tirer profit du rôle de ces amidations dans la résistance aux β-lactamines pour trouver de nouvelles cibles thérapeutiques.

  • Titre traduit

    Study of the mechanism of peptidoglycan amidation and of its role in Corynebacterium glutamicum


  • Résumé

    Peptidoglycan is an essential and unique element in cell wall of most bacteria. It is also the target of many antimicrobial molecules as immune defense molecules, antibiotics or lytic enzymes. It has been shown that modifications of its structure can allow bacteria to become resistant for those molecules. Corynebacteriales, is an order of bacteria, known for their atypical envelope with a classical plasmic membrane surrounded by a huge complex made of peptidoglycan, arabinogalactan and mycolic acids (mAGP). Peptidoglycan of different species in this order have distinct types of modifications. During this work, we study two types of modifications in our model Corynebacterium glutamicum – a non-pathogenic bacteria usually used as a lab model – which are amidation of both residues (meso-DAP and D-Glu) of the peptide chain of peptidoglycan. We identified genes responsible for those modifications: ltsACg and murT/gatDCg. Biochemical characterization of LtsACg showed its role in amidation of meso-DAP and the study of the mutant ltsACg- show a high impact on lysozyme and β-lactam resistance. In a second time, we have initiated biochemical characterization of MurT/GatDCg and analysis of the conditional mutant gatDCg-. Preliminary results show that gatDcg is essential in C. glutamicum and an activity of D-Glu muropeptide amidation during heterologous expression in E. coli have been detected. Those enzymes are conserved through the order of Corynbebacteriales and both modifications of D-Glu and meso-DAP were found in different species including pathogenic. This work gives new perspectives for study of modifications in other Corynebacteriales species, in particular for pathogenic species because those enzyme constitute new therapeutic targets for β-lactam resistance.


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