Etude de la morphogénèse et de la division chez Streptococcus pneumoniae par microscopie de localisation de molécule unique

Morphogenesis and division in Streptococcus pneumoniae

• Auteur / Autrice : Christopher Arthaud
• Direction : Cécile Morlot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie microbiologie immunologie
• Date : Soutenance le 18/10/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe Pneumocoque
• Jury : Président / Présidente : Christophe Grangeasse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne-Marie Di Guilmi, Jean-Emmanuel Hugonnet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tâm Mignot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paroi bactérienne

Division

Microscopie à super-résolution

Mots clés libres

Streptococcus pneumoniae

Smlm

FtsZ

Morphogénèse

EzrA

Streptococcus pneumoniae

Smlm

FtsZ

Morphogenesis

EzrA

Résumé

La morphogénèse des ovocoques, dont fait partie le pathogène humain Streptococcus pneumoniae, implique des processus d’élongation et de division associés à la synthèse de la paroi bactérienne. Le composant majeur de cette paroi est le peptidoglycane, un polymère de sucre réticulé par des chaines peptidiques, qui confère la forme de la bactérie et est essentiel à sa survie. La synthèse de peptidoglycane nécessaire à l’élongation et la division bactérienne est effectuée par des complexes protéiques appelés respectivement « élongasome » et « divisome ». Les mécanismes d’assemblage et l’activité de ces complexes dans la cellule bactérienne restent encore non élucidés. Pour imager l’activité des complexes de synthèse du peptidoglycane in vivo à l’échelle du nanomètre, j’ai développé une méthode faisant appel à des dérivés de D-amino acides, à la chimie click et à la microscopie de localisation de molécules uniques (dSTORM ou direct Stochastic reconstruction microscopy). Cette méthode a permis d’obtenir des images à une résolution d’environ 20 nm, révélant des aspects inattendus de la synthèse du peptidoglycane et remettant en question le rôle de certaines protéines dans la morphogenèse du pneumocoque. En combinant ces observations avec les données de la littérature, un modèle simplifié de la morphogénèse des ovocoques est proposé.

The morphogenesis of ovovcocci, which include the human pathogen Streptococcus pneumoniae, involves elongation and division processes associated with cell wall synthesis. The main component of the cell wall is the peptidoglycan, a polymer made of glycan chains cross-linked by peptide chains, which confers the bacterial shape and is essential for cell survival. Peptidoglycan synthesis required for cell elongation and division is performed by large protein complexes called “elongasome” and “divisome”, respectively. The assembly mechanisms and activity of these complexes in the bacterial cell remain mysterious. To image the activity of the peptidoglycan synthesis complexes in vivo at the nanoscale, I developed a method combining D-amino acid derivatives, click chemistry and single-molecule localization microscopy (dSTORM or direct Stochastic reconstruction microscopy). This method allowed obtaining images at a resolution of about 20 nm resolution, revealing unexpected features of peptidoglycan synthesis and challenging the role of some proteins in pneumococcus morphogenesis. By combining these observations with data from the literature, a simplified model of ovococci morphogenesis is proposed.