Importance du tréhalose et des acides mycoliques dans l'ultrastructure et la perméabilité de l'enveloppe des Corynebacterineae

Importance of trehalose and mycolic acids in ultrastructure and permeability of Corynebacterineae cell wall

• Auteur / Autrice : Xavier Meniche
• Direction : Mamadou Madani Daffé, Marielle Tropis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux antibiotiques

Porines

Antituberculeux

Acides gras

Réponse immunitaire

Infections à corynébactéries

Mycobacterium tuberculosis

Tuberculose multirésistante

Immunologie

Tuberculose

Mots clés libres

Tuberculose

Enveloppe

Tréhalose

Acides mycoliques

Perméabilité

Porine

Corynebacterium glutamicum

Résumé

Depuis le début des années 1990, l'OMS a pu constater une résurgence de la tuberculose. L'association de Mycobacterium tuberculosis, l'agent étiologique de la tuberculose, au virus de l'immunodéficience humaine (VIH) et l'apparition de souches multirésistantes aux antituberculeux en sont les principales causes. Dans ce contexte, les voies de biosynthèse des compose��s essentiels de l'enveloppe (acides mycoliques et arabinogalactane), représentent des cibles potentielles dans le développement de nouveaux agents thérapeutiques. Dans un premier temps, mon projet de thèse a été de déterminer le rôle précis du tréhalose dans la biosynthèse des acides mycoliques, acides gras spécifiques et essentiels au genre Mycobacterium. Alors que le tréhalose est essentiel pour la survie de M. Tuberculosis, Corynebacterium glutamicum, malgré une croissance perturbée, est viable en l'absence de ce composé. L'analyse biochimique d'un mutant délété dans les trois voies de biosynthèse de ce disaccharide (mutant Tre-) chez C. Glutamicum, nous a permis de démontrer que la biosynthèse du tréhalose, dans les conditions standards de culture (milieu minimum + saccharose), était nécessaire à la production des acides mycoliques. De plus, une approche de microscopie électronique par cryo-décapage est venue compléter cette étude, montrant que la pseudo-bicouche lipidique externe (ou mycomembrane), était absente de l'enveloppe. Nous avons montré que le mutant Tre-, dépourvu d'acides mycoliques en culture sur saccharose, est capable de synthétiser à nouveau des acides mycoliques lorsqu'il est cultivé sur glucose, maltose ou maltotriose. Nous avons alors caractérisé structuralement des nouveaux glycolipides estérifiés par des acides mycoliques en position 6 des unités ?-glucopyranosyles terminales non-réductrices. De plus, nous avons mis en évidence que la biosynthèse de monomycolate et de dimycolate de tréhalose (respectivement MMT et DMT) est localisée dans la paroi. . .

Tuberculosis remains a major health problem for humans caused by the etiologic agent, Mycobacterium tuberculosis. Association of M. Tuberculosis with AIDS is responsible of the resurgency of tuberculosis since the nineties. In this context, the cell wall constituants represent potential targets of choice for the development of new antitubercular drugs. First, I study the role of trehalose in the biosynthesis of mycolic acids, specific and essential fatty acids of Mycobacterium genus. Contrary to M. Tuberculosis, Corynebacterium glutamicum can grow without trehalose althought the growth is severely impaired. We have shown that the triple mutant of trehalose of C. Glutamicum (Tre- mutant), grown in standard culture conditions (minimal medium + sucrose) was totaly devoided of mycolic acids. Furthermore freeze-fracture analysis of Tre- mutant demonstrate that the external pseudo-bilayer (mycomembrane), is absent of the cell wall. However, the Tre- mutant is able to synthesis mycolic acids when is grown on minimal medium with glucose, maltose or maltotriose. In these culture conditions, we have structuraly caracterised new glycolipids esterified by mycolic acids on the C-6 of their terminal non-reducing ?-glucopyranosyl unit. Then, we have demonstrated by using radiolabeled trehalose in transport experiments that the biosynthesis of trehalose monomycolate and dimycolate (TMM and TDM respectively) is localised in the cell wall. All these results led us to propose a new model of the final steps of mycolate biosynthesis and transfer in Corynebacterineae. Second, we study the role of mycolic acids in the permeability of the cell wall of the L-lysine producer strain of C. Glutamicum ATCC 21527, in collaboration with Pr. R. Krämer. This project is involved in the improvement of the amino acids producer strains, used in food industry. . .