Biodiversité et expression des voies métaboliques chez les bactéries lactiques : biosynthèse du carbamylphosphate chez Lactobacillus plantarum - Régulation de deux protéines homologues

• Auteur / Autrice : Hervé Nicoloff
• Direction : Jean-Claude Hubert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dioxyde de carbone

Arginine

Métabolisme

Pyrimidines

Lactobacillus plantarum

Lactobacillaceae

Résumé

Les bactéries lactiques sont caractérisées par de grandes exigences nutritionnelles. Nous recherchons les mécanismes moléculaires conduisant aux doubles auxotrophies pour l'arginine et les pyrimidines. L'étude des voies de biosynthèse de ces composés a été réalisée chez une souche prototrophe Lactobacillus plantarum CCM 1904. Le carbamylphosphate (CP), un intermédiaire réactionnel commun de ces deux voies, est synthétisé chez L. Plantarum par deux carbamylphosphate synthétases régulées par les pyrimidines (CPS-P) ou par l'arginine (CPS-A). L'étude du rôle de chacune de ces enzymes dans la biosynthèse du CP a été entreprise par construction et étude phénotypique de souches isogéniques à CCM 1904 et ne possédant plus que leur CPS-A, leur CPS-P ou aucune CPS. Ce travail a démontré l'incapacité de la CPS-A, à l'inverse de la CPS-P, de fournir du CP pour les deux voies de biosynthèse. Une dépendance de la CPS-A aux fortes concentrations en CO2 a pu être mise en évidence et cette enzyme ne peut fournir de CP en condition de croissance aérobiose. Ceci indique qu'elle pourrait être adaptée aux biotopes de L. Plantarum qui vit en présence de microorganismes producteurs de CO2. L'influence du CO2 sur la biosynthèse du CP a été étudiée au niveau transcriptionnel. Seule la transcription monocistronique du dernier gène, de fonction encore inconnue, de l'opéron argCJBDF-ccl impliqué dans la biosynthèse de la citrulline, un intermédiaire de la voie de biosynthèse de l'arginine, semble dépendante des conditions de croissance aérobiose/anaérobiose. Nous avons démontré que l'initiation de la transcription de cet opéron arg est constitutive mais que son élongation est arginine-dépendante et serait stoppée, en présence d'arginine, au niveau d'une zone comprise entre 65 et 185 nucléotides en aval du point d'initiation de la transcription. Enfin, l'étude de la transcription de l'opéron car codant la CPS-A a mis en évidence une possible transcription monocistronique du gène carB, en plus de sa transcription au sein de l'opéron. Le régulateur transcriptionnel arginine-dépendant ArgR de L. Plantarum a été étudié par analyse de différents mutants dérégulés. Des mutants spontanés isogéniques à la souche CCM 1904 et dérégulés dans la biosynthèse de l'arginine et/ou des pyrimidines ont été isolés. Les mutations conduisent à différents phénotypes. Le rôle dans le sauvetage des pyrimidines de l'uracile phosphoribosyltransférase codée par upp et de l'uracile perméase codée par pyrP a été confirmé. L'étude d'autres mutants semble mettre en évidence le rôle clef de la biosynthèse du CP par la CPS-P dans l'apparition du phénotype de double auxotrophie vis-à-vis de l'arginine et des pyrimidines observé dans de nombreuses souches de lactobacilles isolés de l'environnement.