Ciblage de protéines hétérologues chez les bactéries lactiques : vers l'utilisation de Lactococcus lactis comme véhicule de molécules utiles dans le tube digestif de l'hôte

Targeting of heterologous proteins in lactic acid bacteria : towards the use of Lactococcus lactis as vehicle for the delivery of useful molecules in the digestive tract of the host

• Auteur / Autrice : Yakhya Dieye
• Direction : Jean-Christophe Piard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Sortase

Vaccination

Intestin

Système immunitaire

Résumé

Les bactéries lactiques (BL) sont les microorganismes les plus utilisés dans l'industrie alimentaire. Elles sont ainsi ingérées en grande quantité au travers des aliments et certaines espèces de BL font partie de la flore naturelle de l'homme ou des animaux. Du fait de ces intérêts, les BL sont très étudiées et les connaissances accumulées sur leur biologie permettent aujourd'hui d'envisager des applications nouvelles dans lesquelles ces bactéries seront utilisées comme vecteurs pour délivrer dans l'organisme des molécules biologiquement actives. Suivant l'utilisation souhaitée, ces molécules devront être produites dans des compartiments cellulaires différents d'où la nécessité de maîtriser le ciblage de protéines hétérologues chez les BL. Mes travaux de thèse ont permis la mise au point d'un système qui permet l'expression et le ciblage de protéines hétérologues dans le cytoplasme, la paroi bactérienne ou le milieu extracellulaire chez différentes espèces de BL. . Pour optimiser l'ancrage des protéines à la paroi des BL, nous avons entrepris la caractérisation de la sortase chez Lactococus lactis, la BL modèle. La sortase est une enzyme qui fixe les protéines, de façon covalente et selon un mécanisme conservé chez les bactéries à Gram positif. Nous avons identifié deux gènes de sortase sur le génome de Lactococcus lactis et démontré l'activité d'ancrage à la paroi du produit de l'un d'entre eux. Nous avons utilisé notre système de ciblage pour exprimer des antigènes du virus de la maladie de Gumboro chez Lactococcus lactis. La maladie de Gumboro est une affection immunodépressive du poulet qui cause des pertes importantes dans les élevages avicoles. Les souches de Lactococcus lactis exprimant les antigènes viraux ont été utilisées dans des tests de vaccination orale chez le poulet. Une réponse immunitaire significative a été obtenue avec une souche exprimant une forme ancrée à la paroi de l'antigène majeur du virus de Gumboro.

Lactic acid bacteria (LAB) are widely used in the alimentary industry and are thus ingested in great quantities through food products. Furthermore, certain LAB species are members of the natural flora of man and animals. Because of these interests, LAB have been actively studied and the knowledge accumulated on their biology allow today to envisage new applications in which these bacteria will be used as vectors for the delivery of biologically active molecules into the body. According to the wished use, these molecules should be produced in different cellular compartments, which stress the need of controlling the targeting of heterologous proteins in LAB My thesis works allowed the settling of a system that permits the expression and the targeting of heterologous proteins in the cytoplasm, the cell wall or the extracellular medium of various LAB species. To optimize the anchoring of proteins in the cell wall, we tried to characterize the sortase of Lactococus lactis, the model LAB. Sortase is an enzyme that covalently anchors proteins, in a mechanism universal in Gram-positive bacteria. We identified two sortase genes on Lactococcus lactis genome and demonstrated the cell-wall-anchoring activity the product of the one of them. We used our protein targeting system to express antigens from the Gumboro disease virus in Lactococcus lactis. Gumboro disease is a chicken immunodepressive affection that causes important losses in poultry breeding. Lactococcus lactis strains expressing the viral antigens were used to immunize chickens and cells expressing cell-wall-anchored antigen induced significant immune response.