Thèse soutenue

Etude du système ars bactérien de résistance à l'arsenic : diversité des transporteurs d'arsénite et analyse moléculaire d'un opéron ars
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Auteur / Autrice : Asma Achour-Rokbani
Direction : Pascale Bauda
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie
Date : Soutenance le 24/10/2008
Etablissement(s) : Metz
Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIEBE - Laboratoire Interactions Ecotoxicologie Biodiversité Ecosytèmes - UMR 7146
Jury : Président / Présidente : Marie-Claire Lett
Examinateurs / Examinatrices : Patrick Billard, Violaine Bonnefoy, Robert Duran, Pascal Poupin, Barbara Schoepp-Cothenet

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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L’arsenic est un métalloïde largement répandu dans l’environnement. Il se trouve essentiellement sous deux formes toxiques : l’arséniate [As(V)] et l’arsénite [As(III)]. De nombreux microorganismes sont capables de transformer l’arsenic (par oxydation, réduction et méthylation) et sont ainsi directement impliqués dans le cycle biogéochimique de ce métalloïde. Parmi les mécanismes de transformation de l’arsenic, le système ars semble largement répandu parmi les bactéries. Il consiste à transformer As(V) en As(III) (qui est la forme la plus toxique et la plus mobile de l’arsenic), puis à expulser ce dernier à l’extérieur de la cellule sous l’action d’un transporteur d’arsénite membranaire. Deux familles de transporteurs d’arsénite ont été décrites chez les procaryotes : la famille ArsB (la plus étudiée) et la famille Acr3p, elle même subdivisée en deux groupes. Dans le cadre de ce travail nous avons défini trois jeux d’amorces dégénérées permettant l’amplification des gènes arsB et ACR3. Ces amorces ont été utilisées pour la détection des gènes arsB/ACR3 de quarante et un isolats bactériens résistants à l’arsenic isolés à partir de deux sols lorrains présentant des concentrations différentes en arsenic. Les résultats PCR ont montré que 70,7 % des isolats contiennent un gène de transporteur d’arsénite avec une prévalence du génotype ACR3 par rapport à arsB. Ces résultats ont ainsi validé l’utilisation de nos amorces pour la détection des gènes de transporteurs d’arsénite. En plus de la validation des amorces, nous avons largement caractérisé la collection de quarante et un isolats bactériens résistants à l’arsenic : identification moléculaire, détermination des CMIs à As(III), As(V) et Sb(III) et recherche des activités arsénite oxydase et arséniate réductase. Parmi ces quarante et une souches, deux présentent une activité arsénite oxydase et trente-neuf une activité arséniate réductase. L’isolat A33 Microbacterium sp. s’est distingué par son niveau de résistance particulièrement élevé à As(III) et As(V). Nous avons identifié par une approche moléculaire, le système ars de cette souche. Notre analyse a révélé un système original composé de 6 gènes arsT, arsX, ACR3(1), arsRC2, arsC1 et arsC3 qui codent respectivement une thiorédoxine réductase, une thiorédoxine, un transporteur d’arsénite, une protéine de fusion "régulateur-arséniate réductase", une arséniate réductase et une autre arséniate réductase. Les cinq premiers gènes font partie d’un même opéron et arsC3 est transcrit dans une direction opposée. Bien que la thiorédoxine réductase et la thiorédoxine soient connues pour être indispensables au fonctionnement de certaines ArsC thiorédoxine dépendantes, les gènes arsT et arsX font rarement partie des opérons ars connus. De même ArsRC2 est une protéine atypique rarement trouvé dans les opérons ars connus. Une autre particularité de l’opéron ars de Microbacterium sp. est la protéine ArsC3 qui contient le motif "CX5R" spécifique des ArsC thiorédoxine dépendantes mais ne contient pas les deux résidus cystéines localisés du coté C-terminal de ces dernières et indispensables pour la réduction d’As(V) en As(III). Une stratégie est proposée pour analyser le rôle de chaque gène de l’opéron ars de Microbacterium sp. dans la résistance à As(III) et As(V).