Adaptations à la déshalogénation et à l’utilisation du chlorométhane par la voie cmu chez Methylobacterium extorquens
Langue Français
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Auteur : Mey, Louis-François
Date de soutenance : 18-12-2023

Directeur(s) de thèse : Bringel, Françoise - Vuilleumier, Stéphane

Président : Geoffroy, Valérie
Rapporteur(s) : Prigent-Combaret, Claire - Amato, Pierre
Membre(s) du jury : Döring, Volker

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Génétique moléculaire, génomique et microbiologie (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
 
Discipline : Aspects moléculaire et cellulaires de la biologie
Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie, Chimie, minéralogie, cristallographie

Mots-clés libres : Bactéries, Méthylotrophie, Déshalogénation, Chlorométhane, Évolution expérimentale, Adaptations métaboliques
Mots-clés :
  • Bactéries méthylotrophes
  • Déshalogénation
  • Chlorométhane - Biodégradation
Résumé : Le chlorométhane (CH3Cl), un gaz organohalogéné principalement d’origine naturelle impliqué dans la dégradation de l’ozone dans l'atmosphère, est dégradé par des bactéries méthylotrophes capables d’utiliser des composés sans liaisons carbone-carbone tels que le méthanol comme seule source de carbone et d’énergie. Les Alpharotéobactéries méthylotrophes Methylobacterium extorquens CM4 et Hyphomicrobium sp. MC1 utilisent le CH3Cl par la voie cmu initiée par transfert du carbone de CH3Cl au tétrahydrofolate (H4F) catalysé par CmuA et CmuB. Le méthyl-H4F formé est ensuite dirigé vers la formation de biomasse ou oxydé en CO2 via le formiate. Cette voie, acquise par transfert horizontal, ne suffit pas à conférer la croissance à une souche réceptrice. Les adaptations aux stress inhérents à la croissance avec le CH3Cl sont peu connues.Afin d'identifier de telles adaptations chez M. extorquens, le plasmide pJM105 contenant les gènes cmu de Hyphomicrobium sp. MC1 a été transféré à deux souches de M. extorquens (AM1 et DM4) incapables de se développer avec le CH3Cl. Une approche d’évolution expérimentale sur 200 générations environ a permis d’améliorer la croissance de ces souches avec le CH3Cl. Le séquençage du génome de 13 des 162 souches évoluées obtenues a révélé 64 mutations (SNP, délétion ou insertion d’un nucléotide, larges délétions) dans 45 gènes, ainsi que d'autres évènements génétiques (réarrangement entre plasmides, grandes délétions). Des mutations inactivant le gène de la formyl-tétrahydrofolate ligase (FtfL) essentiel pour l’assimilation du carbone issu du méthanol ont été identifiées dans 8 des 13 souches séquencées. La construction et l'analyse de mutants de ce gène ont montré que l’inactivation de FtfL suffit à conférer la croissance avec la CH3Cl par la voie cmu à M. extorquens DM4. Je fais l’hypothèse que cette enzyme interfère avec l'oxydation du CH3Cl pour la production d'énergie tout en consommant le cofacteur H4F essentiel à ce métabolisme, et que son activité s'oppose à celle de l'enzyme homologue PurU requise pour la croissance avec le CH3Cl par la voie cmu. Parmi les autres mutations mises en évidence, une mutation dans le promoteur des gènes nuo pourrait faciliter l’expression de la NADH déshydrogénase impliquée dans la régénération du cofacteur NAD+. D'autres adaptations indépendantes de FtfL ont été détectées, qui diffèrent selon le contexte génétique de la souche receveuse des gènes de la voie cmu. Par exemple, les souches évoluées AM1 montrent toutes des mutations dans pJM105 (dans le gène cmuA, avec coïntégration d'un plasmide endogène). Ces mutations n’ont cependant pas d’impact sur l’activité de déshalogénation du CH3Cl dépendant de CmuA. L'obtention et la caractérisation de souches mutantes par évolution expérimentale au laboratoire représente un nouvel outil prometteur pour l’étude de la croissance avec le CH3Cl par la voie cmu, notamment du fait des difficultés rencontrées jusqu'ici dans les approches de mutagenèse dirigée des bactéries dégradant le CH3Cl.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : not initialized
Identifiant : 2023STRAJ126
Type de ressource : Thèse