Thèse soutenue

Co-option de systèmes moléculaires complexes de la membrane bactérienne et archéenne

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Auteur / Autrice : Rémi Denise
Direction : Eduardo Pimentel Cachapuz Rocha
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie
Date : Soutenance le 04/10/2019
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pasteur (Paris). Unité Génomique évolutive des microbes
Jury : Président / Présidente : Vincent Daubin
Examinateurs / Examinatrices : Laura Eme, Alexandra Calteau, Ingrid Lafontaine
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Daubin, Romé Voulhoux

Résumé

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Les processus d'innovation moléculaire nécessitent le bricolage moléculaire et la cooptation des gènes existants. Mais ce processus reste mal compris sur de longues échelles évolutives. J’ai analysé durant cette thèse l'histoire évolutive d'un vaste groupe de systèmes moléculaires membranaires associés aux bactéries et aux archées - la superfamille des filaments de type IV (TFF-SF) - qui se sont diversifiés dans les systèmes impliqués dans la motilité flagellaire ou par contraction, l'adhésion, la sécrétion de protéines, la transformation naturelle... J’ai développé des outils et méthodes qui m’ont permis d’identifier ces systèmes dans tous les phyla de deux des domaines du vivant, et leur phylogénie suggère qu'ils pourraient avoir été présents dans le dernier ancêtre commun universel. La TFF-SF c’est ensuite diversifiée par de multiples duplications de gènes, une fission du gène de la plateforme membranaire intégrale, et l'accrétion de nouveaux composants. La phylogénie et le contenu des systèmes ancestraux suggèrent que les pili bactériens initiaux étaient impliqués dans la motilité cellulaire et/ou la transformation de l'ADN. En revanche, les systèmes spécialisés de sécrétion de protéines sont apparus beaucoup plus tard. Tous ces processus de diversification fonctionnelle se sont accompagnés de réarrangements génétiques ayant des implications sur la régulation génétique et le transfert horizontal de gènes. Dans l'ensemble, l'histoire de l'évolution de la TFF-SF fournit à elle seule un catalogue impressionnant de la variété des mécanismes moléculaires impliqués dans l'origine des nouvelles fonctions par bricolage et cooptation des machines cellulaires.