Mécanismes d'échanges de quinones et impact sur le microbiote intestinal

Exchange of quinones and impact on the gut microbiota

• Auteur / Autrice : Morgane Roger-margueritat
• Direction : Fabien Pierrel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Virologie - Microbiologie - Immunologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Translational Innovation in Medicine and Complexity

Mots clés

Mots clés libres

Bio-informatique

Microbiote intestinal

Voies de biosynthèse

Bioénergétique

Quinones

Échanges métaboliques

Biosynthesis pathways

Quinones

Bioenergetics

Gut microbiome

Cross-feeding

Bioinformatics

Résumé

Ce projet propose d'évaluer et de comprendre l'impact des quinones sur la composition du microbiote intestinal qui est intimement connecté à la santé humaine. Les quinones sont des molécules clés des processus bioénergétiques bactériens et sont biosynthétisées via des voies complexes. Or, certaines espèces bénéfiques du microbiote sont dépendantes des quinones pour leur croissance car incapables de les synthétiser. Nous proposons 1) d'identifier toutes les espèces dépendantes en inventoriant bioinformatiquement les voies de biosynthèse des quinones dans le microbiome intestinal, 2) d'étudier expérimentalement les mécanismes d'échange de quinones (très hydrophobes) et de leurs précurseurs hydrophiles entre espèces bactériennes, 3) de développer une méthode pour mesurer le « quinome » du microbiote intestinal. Une approche long terme serait d'évaluer les effets de prébiotiques (précurseurs de quinones) et de probiotiques (enrichis/dépourvus en quinones) sur la composition du microbiote intestinal murin. Une telle modulation du microbiote pourrait ensuite être envisagée chez l'Homme, le rôle des quinones bactériennes dans la prévention de nombreuses pathologies humaines (notamment obésité, diabète de type II) étant déjà fortement suggéré ces dernières années.

This project proposes to evaluate and to understand the impact of quinones on the composition of the gut microbiota, which is intimately linked to human health. Quinones are synthesized by complex cellular pathways and play key roles in the bioenergetic processes of bacteria. However, some beneficial species of the gut microbiota are dependent on quinones for their growth because they are unable to produce them. We propose 1) to identify all « dependent » species by conducting an exhaustive bioinformatic inventory of the quinone biosynthesis pathways in the gut microbiome, 2) to study experimentally the mechanisms by which hydrophobic quinones and/or their hydrophilic precursors are exchanged between bacterial species, 3) to develop a method to measure the « quinome » of the gut microbiota. A long term approache will be to evaluate the effects of prebiotics (quinone precursors) and probiotics (microbial species devoid or enriched in quinones) on the composition of the gut microbiota in mice. Such modulation of the gut microbiome could then be attempted in humans, where the role of bacterial quinones in preventing several pathologies like obesity and type II diabetes have been strongly suggested recently.