Réponse bactérienne au stress arsénié

par Jessica Cleiss

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Philippe Bertin et de Florence Arsène-Ploetze.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .


  • Résumé

    L'arsenic est un métalloïde largement distribué dans l'environnement. Sous l'action des micro-organismes, cet élément peut passer d'une forme oxydée à une forme réduite et inversement chez certaines bactéries. Herminiimonas arsenicoxydans est une bactérie hétérotrophe qui est capable de réduire l'arséniate (As(V) et d'oxyder l'arsénite (As(lll)). La réduction de l'As(V) a été largement étudiée ces dernières années, alors que l'oxydation de l'As(III) catalysée par l'arsénite oxydase (Aox) est un processus qui a fait l'objet de peu d'études. Ce travail de thèse a eu pour objectif principal l'étude de stress arsénié chez les bactéries, en particulier la régulation de l'arsénite oxydase. L'analyse de mutants obtenus par transposition aléatoire d'un mini-Tn5 a conduit à l'identification des gènes dont les produits jouent un rôle dans le contrôle de l'arsénite oxydase : aoxA, aoxB, aoxRS, rpoN et dnaJ. En parallèle la réponse globale au stress arsénié a été étudiée. Nous avons ainsi montrés que les gènes et protéines régulés par l'arsenic interviennent dans une grande variété de fonctions telles que le transport du phosphate, la motilité, la résistance à l'arsenic via ars, le stress oxydatif. . . Néanmoins, l'arsénite oxydase n'a pas été identifiée lors de ces travaux. Aussi, la cinétique de l'oxydation et les mécanismes de régulation sous-jacents ont été étudiées. Ces travaux ont ensuite été étendus à des bactéries chimiolithoautotrophes telles que Thiomonas sp. Et Rhizobium sp. NT-26. L'As(III) peut servir de donneur d'électrons chez ces micro-organismes et son oxydation est aussi catalysée par l'arsénite oxydase. L'analyse de la réponse globale au stress arsénié semble indiquer que certains mécanismes de réponses sont conservés tels que la motilité, le transport de phosphate, la résistance à l'arsenic via ars. Néanmoins, des spécificités ont pu être observées telles que la biosynthèse d'acide gras, des transporteurs ABC. . . De la même manière, l'analyse des mutants a permis de valider le rôle de AroR (AoxR) dans la régulation de l'arsénite oxydase chez une bactérie chimiolithoautotrophe et d'autres régulateurs ont également été identifiés : PtxB et MoeB.

  • Titre traduit

    Bacterial response to arsenic stress


  • Résumé

    Arsenic is a metalloid which is largely distributed in the environment. The implication of microorganisms in oxidoreduction reactions between the bioavailable As(III) and the less mobile As(V) oxidation states has been demonstrated. The heterotrophic bacteria, Herminiimonas arsenicoxydans, overcome the toxic effects of arsenic stress by either reducing arsenate (As(V)), or by oxidizing As(III). The reduction of As(V) has been largely studied, but the mechanism of oxidation of arsenite catalysed by arsenite oxidase is still unknown. In a first part, to identify genes possibly involved in the control of arsenite oxidation in H. Arsenicoxydans, a library of 10,000 mutants was constructed by transposon mutagenesis. Transposon insertions resulting in a lack of arsenite oxidase activity disrupted aoxA, aoxB, aoxRS, rpoN and dnaJ genes. In parallel, a differential transcriptome combined to a proteome analysis was performed. This functional analysis indicated that H arsenicoxydans expressed genes and proteins required not only for arsenic detoxification or stress response but also involved in motility, exopolysaccharide synthesis, phosphate import or energetic metabolism… However, no variation was found in the genes coding for arsenite oxidase. To address this process, physiological analyses coupled with Western immunoblotting experiments and DNA microarrays were used to examine the temporal changes in transcriptome profiles during the transition from As(III) to As(V) species due to As(III) oxidation. In a second part, the study was transposed to chemolithotrophic bacteria such as Thiomonas sp. And Rhizobium sp. NT-26. In these bacteria, the oxidation of As(III) is also catalysed by arsenite oxidase and As(III) can be utilized as electron donor. The analysis of the global response to arsenic stress, indicated that some mechanisms are conserved such as motility, phosphate import, arsenic resistance… and other are specific such as fatty acids biosynthesis, ABC-type transporters… Moreover, the involvement of AroR (AoxR) in the regulation of arsenite oxidase activity in a chemolitotrophic bacteria was validated in this work and others regulators were identified: PtxB and MoeB.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 231-250

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0624
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.