ED Sciences de la Vie et de la Santé
Morphogenèse de Mycoplasma capricolum subsp. capricolum induite par MreB1 de Spiroplasma citri : localisation cellulaire et déterminants fonctionnels de la protéine
par Julien PEROCHON (BFP - Biologie du Fruit et Pathologie)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéâtre Colette et Josy Bové 71, avenue Edouard Bourlaux, 33882 Villenave d'Ornon cedex Amphithéâtre Colette et Josy Bové
devant le jury composé de
- Laure BEVEN - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Eric BARANOWSKI - Directeur de recherche - INRAE, ENVT - Rapporteur
- Arnaud CHASTANET - Chargé de recherche - INRAE, Micalis - Rapporteur
- Nienke BUDDELMEIJER - Chargée de recherche - Institut Pasteur - Examinateur
- Sabine PEREYRE - Professeure des universités - praticienne hospitalière - Université de Bordeaux - Examinateur
- Christophe GRANGEASSE - Directeur de recherche - Université Claude Bernard Lyon - Examinateur
Les spiroplasmes sont des bactéries hélicoïdales polarisées, dépourvues de paroi, qui possèdent un système moléculaire naturellement minimal pour leur locomotion. Chez ces organismes, l'hélicité et la motilité sont étroitement liées : une courbure initiée à l'extrémité antérieure se propage le long du corps cellulaire, induisant un changement d'hélicité qui permet la nage dans des fluides semi-visqueux. Les protéines SMreB (ATPases de type actine) associées à la protéine fibrille forment une structure cytosquelettique responsable de la morphologie hélicoïdale et de la motilité. Le manque d'outils génétiques efficaces chez les spiroplasmes (comme notre modèle Spiroplasma citri) nous a incités à exprimer différents isoformes de SMreB chez Mycoplasma capricolum subsp. capricolum (Mcap) dans le but d'étudier le rôle respectif des différentes protéines cytosquelettiques. Mcap est une bactérie naturellement pléomorphe, phylogénétiquement apparentée aux spiroplasmes et dépourvue de protéines de type actine. L'expression de l'isoforme ScMreB1 suffit à induire l'hélicité cellulaire chez Mcap, et ScMreB5 induit, elle, l'hélicité et la propagation de déformations le long de la cellule mimant le mécanisme de motilité spiroplasmique. Ces observations suggèrent une diversité fonctionnelle des protéines MreBs, avec des protéines structurantes, comme la MreB1, et des protéines motrices comme la MreB5. Dans ce travail de thèse, l'évaluation de l'impact du taux d'expression de la MreB1 sur la morphologie de Mcap suggère qu'il existe une transition de phase entre un état monomérique et un état polymérisé mécaniquement couplé à la membrane, gouvernée par un seuil d'expression et de densité effective de MreB1. La microscopie à expansion nous a permis d'observer la localisation cellulaire de la protéine, nos données suggèrent que la morphogenèse due à l'assemblage de MreB1 et à son interaction avec le côté cytoplasmique de la membrane s'accompagnerait d'une réorganisation membranaire. Nous avons également étudié, par des mutations ciblées, les déterminants intramoléculaires de la MreB1 permettant l'hélicité chez Mcap. Nos résultats ont mis en évidence le rôle crucial de la région N-terminale dans l'élongation cellulaire et l'acquisition d'une forme hélicoïdale. De plus, le résidu D15 joue également un rôle important dans la transition morphologique induite par la MreB1, probablement via son rôle dans la stabilisation d'ions Mg²⁺ et K⁺ dans la poche catalytique de la protéine. D'autre part, notre travail met en lumière le rôle critique de l'état pré-hydrolytique MreB1-ATP dans l'attachement membranaire et/ou la polymérisation de la protéine. Enfin, ces travaux ont été complétés par le développement d'un protocole d'observation des spiroplasmes par microscopie à force atomique (AFM). À terme, cette approche devrait fournir un outil permettant de mesurer la rigidité membranaire des spiroplasmes et des mycoplasmes exprimant la MreB1 à l'échelle unicellulaire.