Diversité fonctionnelle et mécanisme d'action des Big défensines, peptides antimicrobiens de l'huître Crassostrea gigas.

Functional diversity and mechanism of action of Big defensins, antimicrobial peptides from the oyster Crassostrea gigas.

• Auteur / Autrice : Noemie De san nicolas
• Direction : Delphine Destoumieux-Garzón
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanismes des Interactions parasitaires pathogènes et symbiotiques
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IHPE - Interactions Hôtes-Pathogènes Environnements
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TReV - Transmission, Resistance and Virulence
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Cociancich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Destoumieux-garzon, Alain Dufour, Sophie Gaudriault, Josette Perrier, Yannick Fleury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Josette Perrier, Yannick Fleury

Mots clés

Mots clés libres

Peptide antimicrobien

Mécanisme d'action

Microbiologie

RNAi

Diversité fonctionnelle

Big defésines

Antimicrobial peptides

Mecahanism of action

Microbiology

RNAi

Functional diversity

Big defensins

Résumé

Les Big défensines sont une famille de peptides antimicrobiens (AMPs) répandus chez les mollusques qui se caractérisent par une structure originale comprenant un domaine C-terminal de type β-défensine lié à un domaine N-terminal hydrophobe sans homologie avec des protéines connues. Chez l'huître creuse Crassostrea gigas, sept gènes codant des Big défensines ont été identifiés. Cependant, le rôle de la diversification des Big défensines reste à élucider d’un point de vue fonctionnel. Des études récentes ont révélé une fonction potentielle des Big défensines chez l'huître dans le contexte du Pacific Oyster Mortality Syndrome (POMS), une maladie polymicrobienne qui affecte les élevages depuis 2008. L’inhibition observée de l'expression de certaines Cg-BigDefs chez les huîtres sensibles à la maladie a en effet suggéré que les Cg-BigDefs pourraient jouer un rôle dans le contrôle du microbiote. Mes travaux de thèse ont porté sur (1) l’étude de la diversification fonctionnelle des Cg-BigDefs, et notamment leur rôle dans le contrôle du microbiote de C. gigas et (2) l’étude du mécanisme d’action de Cg-BigDef1. Grâce à la synthèse totale de Cg-BigDef1 et Cg-BigDef5 et à la constitution d’une collection de bactéries cultivables du microbiote de C. gigas, nous avons pu montrer que la diversification des Cg-BigDefs a permis d’élargir le spectre d’activité de cette famille d’AMPs. Ceci se vérifie au travers d’une diversification des cibles (souches bactériennes sensibles) et d’activités synergiques entre variants de la famille des Cg-BigDefs. La modulation fine du microbiote de l’huître par les Cg-BigDefs a pu être vérifiée in vivo par métabarcoding 16S pour Cg-BigDef1. La recherche des cibles moléculaires de Cg-BigDef1 a été entreprise chez Staphylococcus aureus. A l’aide de méthodes complémentaires et innovantes (chimie click, microscopie à haute résolution et utilisation de mutants isogoniques), nous avons montré que les acides teichoïques (polymères clés de la paroi cellulaire) de S. aureus jouent un rôle déterminant dans l'activité antibactérienne de Cg-BigDef1. L’interaction avec les acides teichoïques fait intervenir le domaine N-terminal de Cg-BigDef1 qui rapproche le domaine C-terminal de la paroi bactériennes. Ces différents résultats permettent aujourd’hui de mieux comprendre la diversité structurale des Big défensines d’un point de vue fonctionnel et fournissent des informations sur leur rôle dans le façonnage du microbiote de l'huître et sur les mécanismes d’action qui sous-tendent leurs activités antibactériennes.

Big defensins are a family of antimicrobial peptides (AMPs) widespread in molluscs, characterized by a unique structure comprising a β-defensin-like C-terminal domain linked to a hydrophobic N-terminal domain with no homology to known proteins. In the oyster Crassostrea gigas, seven genes encoding Big defensins have been identified. However, the role of Big defensin sequence diversification remains to be elucidated from a functional point of view. Recent studies have revealed a potential function for Big defensins in oysters in the context of the Pacific Oyster Mortality Syndrome (POMS), a polymicrobial disease that has been affecting farms since 2008. The observed inhibition of the expression of certain Cg-BigDefs in oysters susceptible to the disease has indeed suggested that Cg-BigDefs could play a role in controlling the microbiota. My thesis work focused on (1) studying the functional diversification of Cg-BigDefs, and in particular their role in controlling the microbiota of C. gigas, and (2) investigating the mechanism of action of Cg-BigDef1. Thanks to the total synthesis of Cg-BigDef1 and Cg-BigDef5 and the establishment of a collection of culturable bacteria from the microbiota of C. gigas, we have been able to show that the sequence diversification of Cg-BigDefs has broadened the spectrum of activity of this family of AMPs. This is evidenced by a diversification of targets (susceptible bacterial strains) and synergistic activities between variants of the Cg-BigDefs family. The fine modulation of oyster microbiota by Cg-BigDefs was verified in vivo by 16S metabarcoding for Cg-BigDef1. The search for molecular targets of Cg-BigDef1 was undertaken in Staphylococcus aureus. Using complementary and innovative methods (click chemistry, high-resolution microscopy and isogonic mutants), we have shown that teichoic acids (key cell wall polymers) from S. aureus play a decisive role in the antibacterial activity of Cg-BigDef1. The interaction with teichoic acids involves the N-terminal domain of Cg-BigDef1, which brings the C-terminal domain into contact with the bacterial wall. These various results provide a better understanding of the structural diversity of Big defensins from a functional point of view, and provide information on their role in shaping the oyster microbiota and the mechanisms of action underlying their antibacterial activities.