Rôle de la sous-unité sigma de l'ARN polymérase bactérienne dans la tolérance aux antibiotiques

par Zakia Benabad

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Konstantin Brodolin.

Le président du jury était Emmanuel Cornillot.

Le jury était composé de Konstantin Brodolin, Emmanuel Cornillot, Bianca Sclavi, Rachid Rahmouni, Jean-Paul Léonetti.

Les rapporteurs étaient Bianca Sclavi, Rachid Rahmouni.


  • Résumé

    L’ARN polymérase (ARNP) est l'enzyme centrale d'expression des gènes. Toutes les formes de vie possèdent de l’ARNP. C’est un complexe protéique formé de plusieurs sous-unités responsables du processus de transcription qui aboutit à la synthèse de l’ARN à partir d’une matrice ADN. Les procaryotes possèdent un seul type d’ARNP responsable de la synthèse de tous les ARNs de la cellule, alors que les eucaryotes possèdent trois types d’ARNPs pour la synthèse des différents types d’ARNs.L’ARNP est la cible d’un grand nombre de protéines et de petites molécules de régulation dont certains antibiotiques utilisés en première ligne pour le traitement de diverses maladies infectieuses. La sous-unité sigma de l’ARN polymérase bactérienne est impliquée dans toutes les étapes de l'initiation de la transcription qui est le point crucial de l'expression des gènes. Les sous-unités sigma activent par exemple les gènes de virulence des bactéries pathogènes et sont impliquées dans la persistance qui est une forme de survie aux traitements antibiotiques.Ce projet a permis de déterminer le rôle de la sous-unité sigma de l'ARN polymérase bactérienne dans la résistance à la lipiarmycine (Fidaxomicin). Nous avons utilisé des approches biochimiques, biophysiques et génétiques pour l’étude de la dynamique des interactions ADN-protéine dans les complexes formés par l’ARN polymérase, l’antibiotique et de l’ADN des promoteurs.Les résultats de cette étude montrent que la sensibilité de l’ARNP dépend fortement de la structure de la région 3.2 de sigma et que les régions 1.2 et 3.2 de la sous-unité sigma sont impliquées dans la formation du complexe d’initiation de la transcription. Les mutations au niveau de ces régions affectent allostériquement l'action de la lipiarmycine en compromettant la formation du complexe ouvert. Ces résultats suggèrent que la conformation et la mobilité de la région 3.2 dépendent fortement de sa séquence. Ces travaux contribueront de manière significative à la compréhension des bases moléculaires de la résistance aux antibiotiques; Les approches méthodologiques développées pendant ce projet pourront être étendues à l'analyse d’autres antibiotiques ciblant l’ARNP bactérienne et à l’analyse des autres facteurs de transcription.

  • Titre traduit

    Role of the RNAP sigma subunit in tolerance to antibiotics


  • Résumé

    The RNA polymerase (RNAP) is the central enzyme for genes expression. All forms of life own RNAP. It is a multi-protein complex composed of several subunits responsible of the process of the transcription. The prokaryotes have only one type of RNAP responsible of synthesis of all RNAs in the cells, whereas eukaryotes have three types of RNAPs for the synthesis of the various types of RNAs.RNAP is the target of a large number of proteins and small regulatory molecules including antibiotics used the treatment of various infectious diseases. The sigma subunit of the bacterial RNAP is implicated in all steps of transcription initiation which is the crucial point of genes expression.For example some of the sigma subunits activate genes of virulence in pathogenic bacteria and are implied in the persistence which is a form of survival to the antibiotic treatments.This project aimed to explore the role of the sigma subunits of RNAP bacterial polymerase in resistance to the lipiarmycine (Fidaxomicin). We used biochemical approaches, biophysics and genetics for the study of the dynamic of the interactions DNA-protein in the complexes formed by RNA polymerase, the antibiotic and the promoter DNA. The results of our study show that sensitivity of RNAP to the drug strongly depends on the structure of the sigma region 3.2 and that the regions 1.2 and 3.2 of the sigma subunit are implied in the formation of the RNAP-promoter open complex. Mutations in these regions allosterically affected action of lipiarmycin by impairing the formation of the open complex.These results suggest that conformation and mobility of the region 3.2 depend on its sequence. The outcomes of our work could be used for development of new more effective drugs and could help to progress the studies of the fundamental mechanisms of the transcription.


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