Etude des réseaux d'interactions protéiques impliqués dans le trafic du nickel et de l'ammoniac et de leurs rôles dans la virulence chez Helicobacter pylori

par Julien Gallaud

Thèse de doctorat en Microbiologie procaryote et eucaryote

Sous la direction de Hilde De Reuse.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .

mots clés

• Helicobacter pylori -- enzymologie
• Ammoniac
• Nickel
• Numération de colonies microbiennes
• Facteurs de virulence
• gamma-Glutamyltransferase

Résumé

Pour résister au stress rencontrés dans sa niche, H. Pylori (Hp) possède une réponse d'urgence qui dépend de la production d'ammoniac par l'uréase, métalloenzyme à nickel abondante et très active. Une autre enzyme essentielle à la colonisation, l'hydrogénase possède des centres catalytiques à nickel. C'est pourquoi le nickel est un micronutriment essentiel pour Hp, Pour survivre, Hp doit importer du nickel puis l'insérer correctement au sein des deux enzymes à nickel. De plus, ce métal doit être stocké pour éviter les effets délétères qu'il peut occasionner. Nous avons étudié le rôle de deux protéines riches en histidine, Hpn et Hpn-2. Nous avons montré que ces protéines sont essentielles à la colonisation, interagissent entre elles, interviennent dans le maintien de l'homéostasie et le stockage du nickel et agissent comme régulateurs de l'activité uréasique. Nous avons caractérisé deux systèmes d'hydrolyse périplasmique de l'asparagine et de la glutamine associés à la production d'ammoniac. Ces enzymes sont couplées à un import de l'aspartate et du glutamate dans la cellule. Ces systèmes sont essentiels à la colonisation et jouent un rôle dans la pathogénicité de Hp. En utilisant le double hybride bactérien, des interactions entre des enzymes productrices d'ammoniac et des enzymes qui l'utilisent comme substrat ont été mises en évidence. Nous proposons l'existence d'un channeling métabolique de l'ammoniac permettant d'optimiser la biodisponibilité de cette molécule et l'activité des enzymes correspondantes. Nos résultats ont révélé l'existence d'interactions protéiques qui optimisent les flux d'ammoniac et de nickel, des éléments essentiels à la virulence de Hp.

Titre traduit

Study of protein interaction networks involved in trafficking of nickel and ammonia in Helicobacter pylori and their roles in virulence

Résumé

To withstand stress encountered in its niche, H. Pylori (Hp) got an emergency response that depends on ammonia production by urease, an abundant and very active nickel metalloenzyme. Another enzyme essential for colonization, the hydrogenase, needs nickel too for its catalytic centers. That is why nickel is an essential micronutrient for Hp. To survive, Hp has to import nickel and then insert it correctly in these two enzymes. Moreover, this metal should be stored to avoid the deleterious effects it may cause. We studied the role of two histidine-rich protein, Hpn and Hpn-2. We have shown that these proteins are essential for colonization, interact with each other, are involved in the nickel homeostasis and storage of nickel and act as regulators of urease activity. We have characterized two periplasmic Systems of hydrolysis of asparagine and glutamine associated with ammonia production. These enzymes are coupled to an import of aspartate and glutamate in the cell. These Systems are critical to colonization and play a role in the pathogenicity of Hp. Using the bacterial two-hybrid, the interactions between ammonia-producing enzymes and enzymes that use it as substrate have been identified. We propose the existence of metabolic channeling of ammonia to optimize the bioavailability of this molecule and the corresponding enzymes activity. Our results revealed the existence of protein interactions that optimize the flow of ammonia and nickel and are essential for the virulence of Hp.