Etude du mécanisme de résistance aux peptides antimicrobiens médié par un transporteur ABC couplé à un système de régulation à deux composants chez Streptococcus pneumoniae

Antimicrobial peptides resistance mechanism mediated by an ABC transporter coupled to a two-component system in Streptococcus pneumoniae

• Auteur / Autrice : Aissatou Maty Diagne
• Direction : Cédric Orelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 30/11/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Molecular Microbiology and Structural Biochemistry (Lyon ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Schalk
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Orelle, Cyril Touzé, Cécile Morlot, Jean-Michel Jault, Stéphanie Ravaud
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Isabelle Schalk, Cyril Touzé, Cécile Morlot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptides antimicrobiens

Transporteurs ABC

Pneumocoque

Résistance aux antibiotiques

Mots clés libres

Résistance aux antimicrobiens

Peptides antimicrobiens (PAMs)

Transporteurs ABC

Systèmes de régulation à deux composants (TCS)

BceAB

Streptococcus pneumoniae

Activité ATPase

Antimicrobial resistance

Antimicrobial peptides (AMPs)

ABC transporters

Two-component regulatory systems (TCS)

BceAB

Streptococcus pneumoniae

ATPase activity

Résumé

La résistance aux antibiotiques est un problème majeur de santé publique qui affecte de nombreux pathogènes bactériens. Pour ralentir ce phénomène, des peptides antimicrobiens (PAMs), naturellement synthétisés et impliqués dans la défense immunitaire de différents organismes, est une approche thérapeutique prometteuse. Cependant, les bactéries présentent de nombreux mécanismes capables de contrecarrer l’action de ces peptides. L’un des mécanisme de résistance les plus importants implique une étroite collaboration entre un transporteur ABC et un système de régulation à deux composants (TCS). Pour comprendre le mécanisme de résistance aux PAMs chez Streptococcus pneumoniae, un important pathogène humain, nous avons identifié le TCS associé au transporteur ABC de PAMs. Le TCS01 en collaboration avec un transporteur ABC de type BceAB détecte et induit la résistance à des PAMs structurellement différents mais ciblant l’undécaprényl-pyrophosphate ou le lipide II, essentiels à la biosynthèse du peptidoglycane. Bien que les gènes codant le TCS01 et le transporteur BceAB ne soient pas adjacents, leurs délétions sensibilisent de la même manière S. pneumoniae aux mêmes PAMs. Nous avons montré par des expériences de fluorescence et de qPCR que le TCS01 régulait l’expression du transporteur BceAB. Afin de caractériser le mécansime moléculaire du transporteur BceAB, nous l’avons surexprimé et purifié à partir d’Escherichia coli. Après la reconstitution en liposomes, le transporteur présente des activités ATPase et GTPase significatives qui sont stimulées par les PAMs substrats du système de résistance.

Antibiotic resistance is a growing threat to public health affecting many bacterial pathogens. To slow this phenomenon, antimicrobial peptides (AMPs), naturally synthesized and involved in immune defence of several organisms, are a promising therapeutic approach. However, bacteria present plenty mechanisms to thwart thes peptides action. One of the most important resistance mechanisms involves a close collaboration between an ABC transporter and a two-component regulatory system (TCS). To understand the mechanism of resistance to AMPs in Streptococcus pneumoniae, an important human pathogen, we identified the TCS associated with the ABC transporter of AMPs. TCS01 in collaboration with a BceAB-like ABC transporter detect and induc resistance to structurally-unrelated antimicrobial peptides but targeting undecaprenyl-pyrophosphate or lipid II, which are essential for peptidoglycan biosynthesis. Although the genes encoding TCS01 and the BceAB transporter are not located in the same gene cluster, the disruption of either of them equally sensitized S. pneumoniae to the same AMPs. We have shown by fluorescence and qPCR experiments that TCS01 regulates the expression of the BceAB transporter. To characterize the molecular mechanism of the BceAB transporter, we overexpressed and purified it from Escherichia coli. After reconstitution in liposomes, the transporter exhibits subtantial ATPase and GTPase activities which are stimulated by the AMPs substrates of the resistance system.