La conservation inattendue du métabolisme du glycogène chez les Chlamydiae souligne une fonction essentielle des polysaccharides de réserve dans leur cycle de développement
Auteur / Autrice : | Matthieu Colpaert |
Direction : | Christophe Colleoni |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie |
Date : | Soutenance le 22/01/2021 |
Etablissement(s) : | Université de Lille (2018-2021) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Unité de glycobiologie structurale et fondamentale (UGSF) - Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle / UGSF |
Jury : | Président / Présidente : Christophe D' Hulst |
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Colleoni, Christophe D' Hulst, Agathe Subtil, Marcelo Guerin, Matthew Gentry, Gilbert Greub, Steven Ball | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Agathe Subtil, Marcelo Guerin |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Pendant près d’un siècle, le phylum Chlamydiae n’a contenu que la famille des Chlamydiaceae, qui regroupe les agents étiologiques de sévères maladies infectieuses chez l'Homme. Aujourd'hui, quinze familles enrichissent ce phylum où se répartissent les bactéries dites Chlamydia-like ou Chlamydiae environnementales. Les Chlamydiae, bactéries intracellulaires obligatoires, se caractérisent par une réduction importante de leur génome et un cycle de vie biphasique comprenant une forme intracellulaire métaboliquement très active (le corps réticulé) et une forme extracellulaire dormante et infectieuse (le corps élémentaire). Alors que la perte du métabolisme du glycogène, est décrite comme une adaptation à la vie intracellulaire, les Chlamydiae se distinguent singulièrement des autres pathogènes intracellulaires par un maintien de la voie GlgC qui est identique à celle décrite chez Escherichia coli. Cependant des Chlamydiae environnementales semblaient déroger à cette règle. En effet, le gène glgC, codant l’activité ADP-glucose pyrophosphorylase, est absent dans les génomes d’Estrella lausannensis (famille Criblamydiaceae) et de Waddlia chondrophila (famille Waddliaceae). L’absence de cette enzyme clef laissait supposer que les souches soient, par conséquent, défectueuses dans la biosynthèse du glycogène. L’observation au microscope électronique de fines sections colorées au PATAg (coloration spécifique du glycogène) de corps élémentaires d’E. lausannensis et de W. chondrophila ont toutefois clairement réfuté cette idée reçue. Afin d’expliquer ce résultat inattendu, 220 génomes représentant la diversité des Chlamydiae ont été scrutés pour leur contenu en gènes des voies de biosynthèse du glycogène documentés chez les bactéries : la voie GlgC et la voie GlgE, récemment décrite chez Mycobacterium tuberculosis. Nous avons ainsi identifié chez E. lausannensis et W. chondrophila mais aussi chez des Chlamydiae phylogénétiquement apparentées, la voie GlgE qui repose sur quatre réactions enzymatiques permettant la synthèse du glycogène à partir du tréhalose. Une caractérisation biochimique de l’activité TreS-Mak; une enzyme bifonctionnelle qui convertit le tréhalose en maltose-1-phosphate et de l’activité GlgE; une activité maltosyltransférase responsable de la synthèse de chaînes d’α-1,4 glucanes, ont confirmé que la voie GlgE était bien fonctionnelle chez ces deux Chlamydiae environnementales. En outre, nous avons montré que, à l’instar de la glycogène synthase (GlgA) de la voie GlgC, l’activité GlgE est capable d'initier la synthèse du glycogène de novo sans l’aide d'une amorce glucanique. Enfin, des études préliminaires suggèrent que l’acétylation des résidus lysines, une modification post-traductionnelle qui intervient dans la régulation de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme carboné chez les bactéries, activerait l’activité GlgE. L'ensemble de cette étude démontre que le métabolisme du glycogène est conservé chez toutes les Chlamydiae, sans exception, et ce malgré le processus de réduction du génome, soulignant ainsi une fonction essentielle, sous-estimée à ce jour, de ce polysaccharide de réserve. Nous proposons que le catabolisme du glycogène fournisse l’énergie nécessaire au maintien des fonctions métaboliques basales, qui sont indispensables à la survie et à la virulence des formes extracellulaires c’est-à-dire des corps élémentaires.