Etude de la physiologie de Lactococcus lactis implanté dans le tractus digestif de souris par une approche protéomique

Study of Lactococcus lactis physiology established in the mouse digestive tract by a proteomic approach

• Auteur / Autrice : Karine Roy
• Direction : Véronique Monnet, Michel-Yves Mistou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gnotobiologie

Protéomique

Mots clés libres

Phosphogluconolactonase

Luciferase

Fluorescence hybridation in situ

Résumé

La colonisation du tractus digestif (TD) par une bactérie requiert un ensemble de fonctions qu’il est important de connaître pour comprendre le fonctionnement de cet écosystème. Dans ce travail, nous avons étudié l’adaptation de Lactococcus lactis à l’environnement digestif. L. Lactis est un levain de l'industrie laitière et les développements récents ont démontré son potentiel comme vecteur pour délivrer des molécules à visée médicale. L’adaptation au TD a été étudiée sur des souris monoxéniques pour L lactis par une approche protéomique. L. Lactis s’établit à une population équivalente à celle de bactéries commensales. Le protéome montre la mise en place d’un catabolisme fermentaire original qui correspond à une adaptation à une carence en source carbonée. Nous avons montré qu’une protéine de fonction inconnue, YwcC, est essentielle au maintien de L. Lactis dans le TD et que cette protéine est une phosphogluconolactonase, impliquée dans la voie des pentoses phosphate. Nous avons aussi suivi l’adaptation de L. Lactis à l’ajout de lactose dans le régime des souris. Cet apport induit le catabolisme du lactose et réprime d’autres protéines, confirmant l’hypothèse de la carence carbonée comme étant un des paramètres-clé de l’environnement intestinal pour L. Lactis. La capacité à utiliser le lactose confère un avantage écologique important lorsque le sucre est présent dans l’alimentation. L’analyse protéomique comparative, la construction de mutants et l’utilisation d’animaux gnotobiotiques nous a permis d’appréhender la physiologie in vivo de Lactococcus lactis d’une manière globale et d’élargir nos connaissances sur des fonctions essentielles à la colonisation du TD.

Knowledge of the bacterial functions required for colonization of the digestive tract (DT) is essential for the understanding of the properties of the microbiote. In this thesis, we studied the adaptation of Lactococcus lactis to the DT of monoassociated mice. L. Lactis is one the main starter used in the dairy industry and recent developments have demonstrated its potential as a living vehicle for the targeting of antigens or therapeutics. To identify the functions expressed by in the DT we used monoassociated animal model (mice) combined with a proteomic approach. L. Lactis is established at a population level equivalent to that of commensal bacteria. Proteome analysis indicated that the fermentation pathways activated in the DT by L. Lactis is reminiscent to that observed during carbon starvation. We identified YwcC, a protein of unknown function as essential for DT colonization. We showed that YwcC possesses a phosphogluconolactonase activity and is thus implicated in the pentose phosphate pathway. In a second study, we added lactose to the diet of L. Lactis monoassociated mice. The addition of the sugar induced the synthesis of lactose catabolic enzymes and repressed the synthesis of proteins involved in alternative catabolic pathways. This result confirmed the hypothesis of a carbon starvation physiological state for L. Lactis established in the DT. We observed that the presence of lactose provided a strong competitive advantage to strains able to catabolize it. By the combination of gnotobiotic animals, comparative proteome analysis and mutants construction, this thesis work provides novel informations on the in vivo physiology of Lactococcus lactis.