CD Rôle des hydrolases de peptidoglycane dans le transfert conjugatif de bactéries Gram positives

CD Role of peptidoglycan hydrolase in conjugative gene transfert in Gram positive bacteria

• Auteur / Autrice : Rachida Es-smimih
• Direction : Nathalie Leblond-Bourget
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ecotoxicologie, Biodiversité, Ecosystèmes
• Date : Inscription en doctorat le 22/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : DynAMic - Dynamique des Génomes et Adaptation Microbiennes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Ice-Tea - Integrative and Conjugative Elements in Streptococci

Mots clés

Mots clés libres

Conjugaison

Hydrolase du peptidoglycane

Paroi bactérienne

Transfert horizontal

Conjugation

Peptidoglycan hydrolase

Cell wall

Horizontal transfer

Résumé

La conjugaison bactérienne est conduite par des éléments génétiques conjugatifs et c'est un phénomène important responsable du transfert de gènes entre les bactéries. Il a, en particulier, contribué de manière importante à l'émergence des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques, un problème majeur en santé publique. Au niveau moléculaire, la conjugaison se matérialise par la construction d'une machinerie multiprotéique de sécrétion de type T4SS qui est insérée dans les enveloppes cellulaires des deux bactéries en contact conjugatif. Parmi les protéines constituant le T4SS, l'hydrolase du peptidoglycane (HP) est une enzyme essentielle qui possède des fonctions de coupure de peptidoglycane. Le premier volet de la thèse couvrira l'analyse moléculaire « in vitro » de l'activité enzymatique des HP par des relations dynamiques structure-fonction. Les objectifs seront (1) de comprendre si la spécificité de coupure de l'enzyme explique le spectre d'hôte de l'élément conjugatif et (2) de savoir comment l'activité de l'HP est régulée au niveau spatio-temporel pour permettre la mise en place du pore de conjugaison dans les enveloppes bactériennes. Le deuxième volet de la thèse a pour but de visualiser les activités des HP au niveau cellulaire où l'activité de l'HP produite « in vivo » par la bactérie sera visualisée par microscopie. Nous envisageons de localiser de manière précise l'HP dans l'enveloppe cellulaire de la bactérie ainsi que de visualiser le mouvement de l'HP lors de la mise en place du pore de conjugaison. Les résultats de cette recherche sont très importants pour la compréhension du mécanisme de conjugaison chez les bactéries Gram-positives et pourront être utilisés pour le développement d'inhibiteurs de conjugaison.

Bacterial conjugation is driven by conjugative genetic elements. It is an important phenomenon responsible for gene transfer between bacteria. Conjugation has notably contributed to the emergence of multi-resistant bacteria to antibiotics, a major problem in public health. At the molecular level, the intercellular conjugative transfer relies on the construction of a multiprotein T4SS secretory machinery which is inserted into the cell envelopes of the two bacteria. Among the proteins establishing T4SS, peptidoglycan hydrolase (PG) is an essential enzyme that possesses peptidoglycan cleavage functions. One part of the thesis will cover 'in vitro' molecular analysis of the enzymatic activity of HPs with a detailed analysis of structure-function relationships. The objectives will be (1) to understand if the cleavage specificity of the enzyme explains the host spectrum of the conjugative element and (2) to know how the PG enzymatic activity is regulated at the spatio-temporal level to allow the establishment of the conjugation pore in the bacterial envelopes. The second part of the thesis aims to observe HP activities at the cellular level. The HP produced 'in vivo' by the bacteria will be visualized by microscopy. We plan to precisely locate the HP in the bacterial cell envelope as well as visualize the movement of the HP during the establishment of the conjugation pore. Results of this research are very important for understanding the mechanism of conjugation in Gram-positive bacteria and will be used for the development of conjugation inhibitors.