KdpF et MgtR : deux peptides membranaires régulateurs de la virulence chez les mycobactéries et salmonelles

KdpF and MgtR : virulence regulatory peptides on Mycobacterium and Salmonella

• Auteur / Autrice : Mariana Rosas Olvera
• Direction : Leila Zaki-Gannoun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 18/09/2018
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique des Interactions Membranaires Normales et Pathologiques (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Stephan Köhler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Leila Zaki-Gannoun, Stephan Köhler, Isabelle Virlogeux-Payant, Catherine Astarie-Dequeker, Jean-Michel Bolla
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Isabelle Virlogeux-Payant, Catherine Astarie-Dequeker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virulence (microbiologie)

Mycobacterium tuberculosis

Salmonelles

Mycobactéries

Peptides

Mots clés libres

KdpF

MgtR

Peptides membranaires

Regulateurs de la virulence

Mycobactéries

Salmonella

KdpF

MgtR

Membrane peptides

Virulence regulators

Mycobactérium

Salmonella

Résumé

Les problèmes de santé publique causés par des bactéries comme Mycobacterium tuberculosis et Salmonella enterica sont amplifiés par l’émergence de souches multi-résistantes aux antibiotiques, d’où la nécessité de mettre au point rapidement de nouvelles stratégies antimicrobiennes. La découverte récente de peptides membranaires bactériens qui ont la propriété de réguler des partenaires protéiques membranaires impliqués dans la virulence bactérienne permet d’envisager des stratégies « anti-virulence » innovantes.Mon travail a porté sur l’étude de deux peptides membranaires, KdpF et MgtR, chez M. bovis BCG et S. typhimurium, qui sont des pathogènes intracellulaires capable de survivre dans les macrophages. La surexpression de KdpF chez M. bovis BCG et de MgtR chez S. typhimurium entraîne une diminution de la survie bactérienne dans les macrophages et je me suis attachée à en comprendre la mécanistique et à étudier l’effet biologique de peptides KdpF et MgtR synthétiques.Ces travaux m’ont permis de mettre en évidence que les peptides KdpF endogène et synthétique augmentent la sensibilité des bactéries au stress azoté. Nous proposons que cela soit en lien avec la déstabilisation de la nitrate réductase. De plus et pour la première fois, j’ai démontré que le peptide synthétique KdpF est biologiquement actif et mime les propriétés anti-virulence du peptide endogène KdpF dans les macrophages.J’ai montré que le peptide synthétique MgtR réduit la survie intra-macrophagique de S. typhimurium, et j’ai identifié un peptide variant ayant une action encore plus efficace. Ces deux peptides entraînent une diminution du taux de plusieurs protéines de la membrane interne, dont certaines sont des facteurs de virulence reconnus.De plus, j’ai contribué à une étude visant à tester l’effet anti-virulence du peptide MgtR de Salmonella chez les mycobactéries. En utilisant un système hétérologue, j’ai montré que l’ajout du peptide synthétique MgtR peut empêcher la dimérisation de la protéine MgtC de M. tuberculosis et également favoriser sa déstabilisation.En conclusion, l’ensemble de mes résultats permet de mieux comprendre le mécanisme d’action des peptides membranaires KdpF et MgtR et montre que les peptides synthétiques KdpF et MgtR possèdent des propriétés anti-virulence prometteuses, point essentiel pour valider la pertinence de ces molécules dans le cadre de stratégies innovantes alternatives ou complémentaires aux antibiotiques.

The public health problems caused by bacteria such as Mycobacterium tuberculosis and Salmonella enterica are amplified by the emergence of multi-drug resistant strains, leading to the demand of new antimicrobial strategies. The recent discovery of bacterial membrane peptides that have regulatory effects on membrane protein involved in bacterial virulence makes it possible to envisage innovative ''anti-virulence'' strategies.My work was focused on the study of two membrane peptides, KdpF and MgtR, in M. bovis BCG and S. typhimurium respectively, which are intracellular pathogens capable of surviving in macrophages. Overexpression of KdpF in M. bovis BCG and MgtR in S. typhimurium, has already been reported to decrease bacterial survival in macrophages. Therefore, I focused on the study of mechanism and biological effect of synthetic KdpF and MgtR peptides.This work allowed me to conclude that endogenous and synthetic KdpF peptides increase the sensitivity of bacteria to nitrosative stress. I propose that this is related to the destabilization of the enzyme nitrate reductase. In addition and for the first time, I have demonstrated that the synthetic KdpF peptide is biologically active and mimics the anti-virulence properties of the endogenous KdpF peptide in macrophages.In the next part of my study, I have shown that the synthetic MgtR peptide reduces the intramacrophage survival of S. typhimurium and I have identified a variant peptide with even stronger action. These two peptides cause a decrease in the level of several proteins of the inner membrane, some of which are recognized as virulence factors.In addition to that, I tested the anti-virulence effect of Salmonella MgtR peptide in mycobacteria. Using a heterologous system, I have shown that the addition of the synthetic MgtR peptide can prevent the dimerization of M. tuberculosis MgtC protein and also promote its destabilization.In conclusion, all my results provide a better understanding of the mechanism of action of KdpF and MgtR membrane peptides and show that the synthetic peptides KdpF and MgtR have promising anti-virulence properties. This is an essential factor to validate the relevance of these molecules as part of innovative, alternative or complementary strategies to antibiotics.