Soutenance de thèse de Suzy BULOT

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Respiration du nitrate,Efficacité,Homéostasie du NO,Micro-compartimentation,Adaptation,
Keywords
Nitrate respiration,Efficiency,NO homeostasis,Micro-compartimentation,Adaptation,
Titre de thèse
Optimisation de la respiration du nitrate à travers l'organisation de ses acteurs
Optimization of nitrate respiration through the organization of its actors
Date
Jeudi 14 Mars 2019 à 14:00
Adresse
31 Chemin Joseph Aiguier, 13009 Marseille
Amphithéâtre Pierre Desnuelle
Jury
Directeur de these M. Axel MAGALON Laboratoire de Chimie Bactérienne UMR 7283
Rapporteur Mme Hilde DE REUSE Institut Pasteur, Département de Microbiologie
Rapporteur M. Fabien PIERREL Laboratoire TIMC-IMAG UMR 5525
Examinateur Mme Barbara SCHOEPP-COTHENET Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéine UMR 7281
Examinateur M. Frédéric BARRAS Institut Pasteur, Département de Microbiologie

Résumé de la thèse

La respiration est un processus fondamental qui doit être optimisé en réponse aux besoins cellulaires et aux conditions environnementales. Il a récemment été démontré que la localisation subcellulaire dynamique du complexe nitrate réductase chez la bactérie E. coli est un moyen efficace de contrôler le flux d’électrons au cours la respiration nitrate, connue comme jouant un rôle crucial dans la colonisation de l’intestin par les entérobactéries en condition d’inflammation. Au cours de ma thèse, deux questions ont été posées : (i) Quels sont les facteurs moléculaires impliqués dans le mécanisme de localisation de la nitrate réductase ? (ii) Comment rendre compte de l’augmentation du flux d’électron dans la chaîne respiratoire lorsque le complexe est localisé aux pôles de la cellule ? Dans un premier temps, j’ai développé un crible génétique visant à identifier le ou les facteurs impliqués dans l’organisation spatiale de la nitrate réductase. Bien que la fonctionnalité de ce crible ait été validée, je n’ai pas pu identifier de candidats pouvant être impliqués dans ce mécanisme. En parallèle, j’ai mis en place une approche d’immunoprécipitation visant à identifier des protéines en interaction avec la nitrate réductase lorsque celle-ci est localisée aux pôles. Grâce à cette approche et par des expériences de microscopie à fluorescence, nous avons mis en évidence le regroupement de la formiate déshydrogénase FdnGHI avec la nitrate réductase aux pôles en condition de respiration nitrate. Ces données fournissent une explication mécanistique à l’importance de l’organisation spatiale de NarGHI pour l’efficacité de la chaîne respiratoire. Dans cet interactome spécifique de la condition de respiration nitrate, nous avons également identifié des acteurs impliqués dans l’homéostasie du NO qui est une molécule toxique dont la production est associée à l’optimisation de la respiration nitrate. Ainsi, le regroupement d’acteurs impliqués dans la chaîne de transfert d’électrons et dans l’homéostasie du NO semble être la clef du maintien de l’équilibre entre la maximisation du flux d’électron et la toxicité qui en résulte.

Thesis resume

Respiration is a fundamental process that must be optimized in response to metabolic demand & environmental changes. It has recently been demonstrated that dynamic subcellular localization of the respiratory complex nitrate reductase in E. coli is an efficient mean to control the electron flux during nitrate respiration, known to be crucial for gut colonization by enterobacteria when inflammation occurs. During my PhD, I focused on two key questions: (i) What are the molecular factors involved in the localization mechanism of nitrate reductase? (ii) How to account for the increase of the electron flux in the respiratory chain when the complex is localized at the cell poles? First, I designed a genetic screen aiming at identifying the underlying factor(s) involved in the spatial organization of nitrate reductase. Although this screen has been validated, I have not been able to identify any candidates involved in this mechanism. Concomitantly, I implemented an immunop v recipitation approach to identify protein interacting with nitrate reductase when localized at the poles. Using this approach & fluorescence microscopy, we demonstrated the clustering of formate dehydrogenase FdnGHI & nitrate reductase at the poles under nitrate respiring condition. These data provide a mechanistic explanation on the importance of subcellular organization towards nitrate respiration efficiency. In this specific interactome of nitrate respiring condition, we also identified factors involved in NO homeostasis, a toxic compound resulting from the maximization of nitrate respiration. Hence, the clustering of actors involved in electron transfer & NO homeostasis seems to be the key to maintain the balance between maximizing electron flux & the resulting toxicity.