Élucidation du rôle des phosphatases membranaires dépendantes de l'undécaprényl pyrophosphate dans la pathogénèse d'Helicobacter pylori

Elucidation of the undecaprenyl-pyrophosphate phosphatases role in Helicobacter pylori pathogenesis

• Auteur / Autrice : Elise Gasiorowski
• Direction : Ivo Gomperts Boneca
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 28/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie et Génétique de la Paroi bactérienne
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Martin-Verstraete
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ivo Gomperts Boneca, Isabelle Martin-Verstraete, Frédéric Kerff, Andréa Dessen, Christophe Beloin, Marie-Pierre Chapot-Chartier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Kerff, Andréa Dessen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphatases

Helicobacter pylori

Mots clés libres

Undecaprenyl phosphate

Helicobacter pylori

Phosphatases

Peptidoglycane

Résumé

La biosynthèse des polysaccahrides de l'enveloppe bactérienne nécessite la translocation, au travers de la membrane cytoplasmique, de sous unités de sucre qui sont produits dans le cytoplasme. A la fin de ces étapes, les sucres doivent se lier à un transporteur lipidique (l'undécaprényl phosphate, C55-P) fixant ces intermédiaires à la membrane, qui sont ensuite transloqué à la face externe de la membrane interne. Finalement, les fragments de glycane sont transférés à un polymère accepteur naissant. Cette étape libère le transporteur dans une forme inactive, l'undécaprényl-pyrophosphate (C55-PP). Le C55-P est synthétisé par la déphosphorylation du C55-PP, lui même provenant d'une synthèse de novo, ou du recyclage du transporteur. Deux types de phosphatases dépendantes du C55-PP ont été décrit : l'enzyme BacA, qui constitue une famille de phosphatases mal caractérisées et la superfamille des enzymes PAP-2 (phosphatases phosphatidique acides de type 2). Le pathogène humain Helicobacter pylori, ne possède pas d'enzyme appartenant à la famille BacA mais 4 protéines appartenant à la famille des PAP-2: HP0021, HP0350, HP1580 et HP0851. Plusieurs études ont montré des caractéristiques étonnantes provenant des enzyme PAP-2 comme une double fonction et des activités secondaires de phosphotransférases. HP0021 et HP1580 de H. pylori modifient le lipide A via des réactions de déphosphorylation, conduisant à une forme déphosphorylée du lipide A qui est nécessaire pour H. pylori afin de survivre dans la muqueuse gastrique, en conférant une résistance aux CAMPS et un échappement au système immunitaire de l'hôte. Ces enzymes sont essentielles pour la synthèse de plusieurs polymères de la paroi bactérienne par la (re)génération du C55-P, mais participe aussi à la biosynthèse d'autres lipides et à différents réseau de modification de l'enveloppe qui peuvent de façon très important modifier la physiologie cellulaire. Le but de ce projet est de mieux comprendre le rôle physiologique de ces 4 phosphatases via des approches multiples et complémentaires telles que des analyses permettant une caractérisation biochimique et structurale ainsi que leurs impacts dans le métabolisme de l'enveloppe bactérienne, et enfin leurs rôle dans l'interaction hôte-pathogène.

The biogenesis of all the bacterial cell-envelope polysaccharides requires the translocation, across the plasma membrane, of sugar sub-units that are produced inside the cytoplasm. To this end, the hydrophilic sugars must be anchored to a lipid phosphate carrier (undecaprenyl phosphate (C55-P)), yielding membrane intermediates, which are translocated to the outer face of the membrane. Finally, the glycan moiety is transferred to a nascent acceptor polymer, releasing the carrier in the "inactive" undecaprenyl diphosphate (C55-PP) form. Thus, C55-P is synthesized through the dephosphorylation of C55-PP, itself arising from either de novo synthesis or recycling. Two types of integral membrane C55-PP phosphatases were described: BacA enzymes, which constitute a family of uncharacterized phosphatases, and a sub-group of PAP2 enzymes (type 2 phosphatidic acid phosphatases). The human pathogen Helicobacter pylori, does not contain BacA but has four membrane PAP2 proteins: HP0021, HP0350, HP1580 and HP0851. Further studies have revealed remarkable features of PAP2 enzymes such as dual functions and phosphotransfer side-activities. HP0021 and HP1580 from H. pylori modify lipid A via dephosphorylation reactions, yielding a dephosphorylated form of lipid A that is required for H. pylori to survive in the gastric mucosa, by conferring CAMPS resistance and escape to the host immune system. These enzymes are essential for the synthesis of various cell wall polymers by the (re)generation of C55-P, but they also participate in other lipids biosynthesis and to different networks of cell envelope modifications that can deeply modulate cell physiology. The project aims at deciphering the physiological role of these 4 phosphatases via multiple and complementary approaches ranging from a detailed biochemical and structural characterization to the assessment of their impact on cell envelope metabolism, bacterial fitness and microbe-host interactions.