Facteurs d'hôtes influençant la sécrétion de protéines hétérologues chez Lactococcus lactis

• Auteur / Autrice : Sébastien Nouaille
• Direction : Philippe Langella, Yves Le Loir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Nucléase

DltA

YbdD

SecDF

Blg

Résumé

Les bactéries lactiques présentent une parfaite innocuité hygiénique et sont de bons candidats pour le développement de nouvelles utilisations. Dans le développement de vaccins vivants, la sécrétion peut être préférable à une production cytoplasmique. Nous avons étudié la sécrétion de protéines hétérologues chez Lactococcus lactis en employant la nucléase de S. Aureus comme protéine sécrétée modèle. Nous avons agi sur les facteurs intrinsèques de Nuc par l'utilisation d'un peptide signal de L. Lactis pour diriger la sécrétion et sur l'équilibre des charges de la partie N-terminale pour augmenter l'efficacité de sécrétion. Pour mieux comprendre la sécrétion chez L. Lactis, nous avons identifié des facteurs d'hôtes qui sont impliqués directement ou non dans la sécrétion. Par mutagenèse insertionnelle aléatoire nous avons identifié, puis analysé, deux nouveaux facteurs d'hôtes, dltA et ybdD. L'inactivation de dltA modifie les charges à la surface de la cellule et entraîne la rétention de Nuc sécrétée. L'inactivation de ybdD dérégule l'expression de gènes pouvant contrôler la sécrétion. Tous les composants de la machinerie Sec sont présents, à l'exception de SecDF. Chez B. Subtilis, SecDF maintient une forte capacité de sécrétion. La complémentation du sécrétome de L. Lactis par SecDF de B. Subtilis augmente la sécrétion. Afin d'évaluer la possible utilisation de L. Lactis comme vecteur de protéines immunogènes pour déclencher une réponse immune chez la souris, nous avons construit des souches de L. Lactis produisant une fusion entre Nuc et un épitope immunogène de la beta-lactoglobuline (Blg). La Blg est l'allergène majeur chez les nourrissons allergiques au lait de vache et constitue un bon modèle d'allergie alimentaire. L'administration orle des souches de L. Lactis produisant l'epitope declenche chez la souris une réponse immunitaire mucosale, non allergique, spécifique de la Blg.

Lactic acid bacteria (LAB) are Gram-positive bacteria generally considered as safe (GRAS) and they are therefore excellent potential candidates for the development of new uses such as live vectors for the delivery of immunogenic proteins. To this purpose, secretion of heterologous proteins could be more advantageous than cytoplasmic production. We studied the heterologous protein secretion in Lactococcus lactis with the staphylococcal nuclease (Nuc) as secretory model protein. By the use of a lactococcal signal peptide to drive Nuc secretion and a synthetic propeptide to maintain an optimal charge balance at the N-terminal end of Nuc, the Nuc secretion efficiency was strongly improved. To better understand secretion, we identified by random insertional mutagenesis two new host factors indirectly involved in secretion. Inactivation of dltA unbalances charges present at the cell surface and leads to Nuc entrapment into the cell wall. Inactivation of ybdD up-regulates expression of several genes of which products might control secretion in L. Lactis. The analysis of the so-called secretome in L. Lactis reveals that all components of the Sec machinery are present except SecDF. In B. Subtilis, SecDF is necessary in late secretion stages. Introduction of SecDF from B. Subtilis into the L. Lactis secretome improves secretion of several heterologous proteins. To evaluate the potential use of L. Lactis as vector of an allergen to trigger an immune response in mice, we developed L. Lactis strains secreting a fusion between Nuc and an immunogenic epitope of β-lactoglobulin (Blg). Blg is the major cow milk allergen in childhood and a good model for study of food allergy. Oral administration of L. Lactis secreting this fusion protein triggers a specific mucosal immune and non allergic type response in mice, against both the epitope and the entire Blg.