Mécanisme d'insertion dans les membranes du domaine transmembranaire de la toxine diphtérique et conception d'ancres membranaires par ingénierie du domaine T

par Alexandre Chenal

Thèse de doctorat en Biochimie. Biophysique

Sous la direction de Daniel Gillet.

Soutenue en 2001

à Paris, Muséum national d'histoire naturelle , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) .

Le président du jury était Max Goyffon.

Le jury était composé de Daniel Gillet, Joseph Schrevel, André Ménez, Vincent Forge.

Les rapporteurs étaient Yves Gaudin, Alain Sanson.

mots clés

• Cellules -- Interaction
• Toxines diphtériques
• Protéines membranaires

Résumé

Lors de l'intoxication cellulaire par la toxine diphtérique, le domaine transmembranaire (T) de la toxine s'insert dans la membrane de l'endosome à pH acide et participe à la translocation du domaine létal vers le cytosol. Nous avons montré que T subit un changement de conformation en fonction du pH et adopte un état partiellement replié, caractérisé par le maintien des structures secondaires, la rupture des interactions tertiaires, une mobilité des chaînes latérales et une exposition au solvant de zones hydrophobes organisées. Cet état est compétent pour initier l'interaction avec les membranes. A mesure que le pH décroît, les interactions hydrophobes puis électrostatiques sont séquentiellement requises pour aboutir à la pénétration du domaine T dans la membrane. Nous avons développé une méthode pour établir la topographie des protéines associées aux membranes. Ceci a été réalisé en utilisant l'α-lactalbumine comme protéine modèle. Nos résultats montrent que l'α-lactalbumine doit adopter un état partiellement déstructuré pour interagir avec la membrane. Ainsi, certaines structures secondaires sont désorganisées, tandis que d'autres sont préservées et assurent la liaison de la protéine à la membrane par le biais d'interactions électroniques. Enfin, nous avons conçu un dispositif pour ancrer des protéines solubles aux membranes. Le domaine T est fusionné à la protéine soluble. La liaison à la membrane est déclenchée par une baisse de pH. Nos résultats montrent que le domaine T et la protéine soluble qui lui est fusionnée préservent leurs propriétés structurales et fonctionnelles. Les applications de ce système sont discutées.

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