Adaptation de l'enveloppe bactérienne à la croissance en biofilm

Adaptation of the bacterial envelope to growth in biofilm

• Auteur / Autrice : Inès Hugonneau Beaufet
• Direction : Michel Arthur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et immunologie
• Date : Soutenance le 31/03/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche des Cordeliers (Paris ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Alexandra Aubry
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régis Villet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Touzé, Claire Janoir

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptidoglycanes

Bêta-lactamines

Escherichia coli

Pseudomonas aeruginosa

Biofilms

Mots clés libres

Biofilm

Escherichia coli

L.D-transpeptidases

Peptidoglycane

Pseudomonas aeruginosa

Résumé

Le peptidoglycane est une macromolécule essentielle et spécifique de la paroi bactérienne, qui maintient la forme des cellules, assure une protection mécanique contre la pression osmotique exercée par le cytoplasme et sert à l’ancrage de polymères de l'enveloppe. Il est réticulé par deux familles d’enzymes, les PLP et les LDT, dont la contribution relative est variable et qui sont les cibles des antibiotiques appartenant à la famille des β-lactamines. Tandis que les PLP sont potentiellement inhibées par tous les antibiotiques de la famille des β-lactamines, les LDT sont efficacement inhibées par une seule classe de β-lactamines, les carbapénèmes. Les travaux de thèse explorent le rôle des LDT dans l’adaptation de Escherichia coli et de Pseudomonas aeruginosa à la croissance en biofilm. Nous avons identifié et caractérisé fonctionnellement trois paralogues des LDT chez P. aeruginosa. En parallèle, le rôle des six paralogues des LDT de E. coli a été évalué grâce à la construction de délétions multiples. Chez les deux espèces bactériennes étudiées, la croissance en biofilm est associée à une augmentation significative de la contribution des LDT à la polymérisation du peptidoglycane. Les LDT jouent également un rôle critique dans la stabilisation de l’enveloppe et dans le contrôle du relargage de protéines pro-inflammatoires dans le milieu de culture des bactéries. Ainsi, les LDT pourraient être des cibles exploitables pour lutter contre la formation de biofilms bactériens.

Peptidoglycan is an essential and specific macromolecule of the bacterial envelope, which maintains the shape of cells, provides mechanical protection against the osmotic pressure of the cytoplasm, and serves as an anchor for envelope polymers. Peptidoglycan is cross-linked by two families of enzymes, PBPs and LDTs, whose relative contribution is variable, and which are the targets of antibiotics belonging to the β-lactam family. While PBPs are potentially inhibited by all β-lactam antibiotics, LDTs are effectively inhibited by only one class of β-lactam antibiotics, the carbapenems. This thesis explores the role of LDTs in the adaptation of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa to growth in biofilm. We have identified and functionally characterized three LDT paralogs in P. aeruginosa. In parallel, the role of the six LDT paralogs of E. coli was evaluated by constructing multiple deletions. In both bacterial species studied, growth in biofilm is associated with a significant increase in the contribution of LDTs to peptidoglycan polymerization. LDTs also play a critical role in stabilizing the envelope and in preventing the release of pro-inflammatory proteins into the bacterial culture medium. Thus, LDTs could be actionable targets to combat bacterial biofilms.