Relations structure-fonction des β-1,2-mannosyltransférases de Candida albicans : vers une meilleure compréhension de la β-mannosylation du phosphopeptidomannane

Structure-function interactions of β-1,2-mannosyltransferases of Candida albicans : toward a better understanding of phosphopeptidomannan's β-mannosylation

• Auteur / Autrice : Thomas Hurtaux
• Direction : Boualem Sendid, Yann Guérardel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 29/11/2016
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Inflammation Research International Center (Lille) - Inflammation: mécanismes et régulation et interactions avec la nutrition et les candidoses

Mots clés

Mots clés contrôlés

Levures

Paroi cellulaire

Mannanes

Glycosyltransferase

Protéines fongiques

Dissertations universitaires

Candida albicans

Levure (agent de fermentation)

Paroi cellulaire

Mannose

Glycosyltransférases

Candida albicans

Mots clés libres

Candida albicans

Protéines fongiques

Glycosyltransférases

Mannose

Paroi cellulaire

Levures

Yeast

Cell wall

Beta-mannose

Synthesis

Glycosyltransferase

Résumé

Candida albicans est une levure saprophyte présente dans la flore digestive humaine. Elle peut néanmoins devenir pathogène chez des individus immunodéficients et causer des infections sévères associées à de forts taux de mortalité. La paroi de C. albicans, en contact avec l’hôte, contient des β-1,2 oligomannosides (β-Man) liés à de multiples molécules pariétales telles que le phospholipomannane (PLM) ou le phosphopeptidomannane (PPM). Ces β-Man sont présents dans les espèces les plus pathogènes de Candida (principalement C. albicans, mais également C. glabrata et C. tropicalis) et sont considérés comme des facteurs de virulence. L’identification d’une famille de 9 gènes codant pour des β-mannosyltransférases (CaBmt) a permis une meilleure compréhension du rôle de 6 de ces enzymes. Des études de génétique inverse ont montré que la β-1,2-mannosylation du PPM était assurée par les enzymes CaBmt1 à 4, tandis que CaBmt5 et 6 étaient impliquées dans celle du PLM. Une première enzyme responsable de l’initiation de la β-mannosylation du PPM, CaBmt1, a donc été caractérisée dans l’équipe grâce à l’étude de l’activité d’une forme recombinante soluble.L’objectif de cette thèse est de caractériser l’activité et la structure de CaBmt3, l’enzyme qui initie la polymérisation des β-Man suite à l’action de CaBmt1, pour mieux comprendre le mécanisme catalytique des β-1,2-mannosyltransférases. Ainsi, nous avons précisément identifié le substrat accepteur de CaBmt3 et défini ses paramètres enzymatiques. Par une approche combinant la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), la modélisation moléculaire in silico et la mutagenèse dirigée de protéines recombinantes, nous proposons un modèle structural et catalytique de CaBmt3 qui pourrait être étendu à l’ensemble de la famille. En parallèle, nous avons montré que des iminosucres mono- et multivalents étaient capables de moduler l’activité des β-mannosyltransférases. Enfin, nous avons amorcé le travail sur une dernière enzyme, CaBmt4, qui est susceptible de polymériser le β-Man initié par CaBmt1 et CaBmt3. Pour conclure, ces travaux offrent une meilleure compréhension de la β-mannosylation du PPM de C. albicans. Ces études fonctionnelles, couplées aux avancées structurales, pourraient conduire à l’élaboration d’inhibiteurs de CaBmt et développer ainsi de nouvelles approches thérapeutiques contre les candidoses invasives.

Candida albicans is a saprophytic yeast of human gastro-intestinal tract. It can however become pathogenic in immunocompromised individuals and cause severe infections associated with high mortality rates. The cell wall of C. albicans, in contact with the host, contains β-1,2 oligomannosides (β-Man) linked to several parietal molecules such as phospholipomannan (PLM) and phosphopeptidomannan (PPM). These β-Man are found in the most pathogenic Candida species (primarily C. albicans, but also in non-albicans species such as C. glabrata and C. tropicalis) and are considered as virulence factors. The identification of a family of 9 genes coding for β-mannosyltransferases (CaBmt) led to a better understanding of the role of 6 of these enzymes. Reverse genetics studies showed that CaBmt1-4 were responsible for the β-1,2-mannosylation of PPM, whereas CaBmt5-6 were involved in the β-1,2-mannosylation of PLM. A first enzyme responsible for the initiation of the PPM’s β-mannosylation, CaBmt1, was characterized in the lab by studying the activity of its recombinant soluble form.The goal of this thesis is to characterize both activity and structure of CaBmt3, the enzyme initiating β-Man polymerization following CaBmt1’s activity, in order to further the understanding of β-1,2-mannosyltransferases catalytic mechanism. Thus, we precisely identified CaBmt3 acceptor substrate and characterized its enzymatic parameters. Combining small angle X-ray diffraction (SAXS), in silico molecular modelization and site-directed mutagenesis of recombinant proteins, we propose a structural and catalytic model of CaBmt3 which could be extended to the whole family. In parallel, we showed that mono- and multivalent iminosugars were able to modulate β-mannosyltransferases activity. Finally, we started to work on one last enzyme, CaBmt4, which could potentially polymerize the β-Man initiated by CaBmt1 and CaBmt3.In conclusion, the synthesis of these investigations offers a better understanding of the β-mannosylation processes occurring on the PPM of C. albicans. Functional studies, in conjunction with structural advances could ultimately lead to the development of CaBmt inhibitors in order to design new therapeutic approaches for the management of invasive candidiasis.