Une nouvelle voie pour la croissance bactérienne avec le chlorométhane
Langue Anglais
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Modalités de diffusion de la thèse :
  • Thèse confidentielle jusqu'au 12/03/2026.
 
Auteur : Luo, Jing
Date de soutenance : 12-03-2021

Directeur(s) de thèse : Vuilleumier, Stéphane

Président : Gaquerel, Emmanuel
Rapporteur(s) : Médigue, Claudine - Petit-Biderre, Corinne

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 : Toxicologie et biologie de l’environnement
Classification : Sciences de la vie, biologie, biochimie

Mots-clés libres : Chlorométhane, Déshalogénase, Leisingera methylohalidivorans MB2, Méthylotrophie
Mots-clés :
  • Chlorométhane - Biodégradation
  • Bacteries -- Croissance
  • Génétique bactérienne
Résumé : Le chlorométhane (CH3Cl), un produit d'origine essentiellement naturelle, est responsable pour une part importante de la destruction de l'ozone stratosphérique. Certains micro-organismes sont capables de dégrader le CH3Cl, et impactent de manière significative la concentration de ce composé dans l'atmosphère. Jusqu'à présent, la seule voie de biodégradation du CH3Cl connue est la voie caractérisée en détail pour Methylobacterium extorquens CM4 (voie cmu). D'autres travaux de l'équipe ont montré que la souche marine Leisingera methylohalidivorans MB2, une autre Alphaproteobactérie dont la séquence génomique est connue, utilise le CH3Cl par une voie encore inconnue mais distincte de la voie cmu. Le but de mon projet de doctorat était d'étudier l'utilisation du CH3Cl chez L. methylohalidivorans MB2 par différentes approches expérimentales complémentaires.Dans ce travail, l'analyse des isotopes stables (CSIA) du CH3Cl basée sur les trois éléments chlore, carbone et hydrogène a confirmé que L. methylohalidivorans MB2 utilise effectivement un autre mécanisme que les bactéries possédant la voie cmu pour rompre les liaisons C-Cl et C-H du CH3Cl. La gamme très étroite de composés chimiques que la souche MB2 peut utiliser comme sources de carbone et d'énergie pour sa croissance a également été confirmée, et étendue à la choline (2-hydroxyéthyl-triméthylazanium). Ce composé aux propriétés osmoprotectrices, omniprésent dans le milieu marin, est connu comme substrat de croissance méthylotrophe. La choline a été utilisée comme substrat de croissance de référence pour des expériences de génétique et de protéomique visant à découvrir la CH3Cl déshalogénase de la souche MB2. La mutagenèse par mini-transposon a ainsi été développée comme premier outil génétique pour Leisingera. Deux loci clés (LEIME_2500 et LEIME_0707) essentiels pour l'utilisation du CH3Cl par la souche MB2 ont été identifiés. L'éthylmalonyl-CoA mutase LEIME_0707 est une enzyme-clé du métabolisme méthylotrophe par la voie de l'éthylmalonyl-CoA. LEIME_2500, codant une enzyme associée au méthylène-tétrahydrofolate de fonction inconnue, s'est avéré nécessaire pour la déshalogénation de CH3Cl, et pourrait donc contribuer à l'activité CH3Cl déshalogénase . La protéomique quantitative a été utilisée en parallèle pour identifier les protéines associées à la dégradation du CH3Cl. La protéine LEIME_2500 est la plus abondante parmi celles détectées lors de la croissance avec le CH3Cl seulement. La liste des protéines les plus abondantes dans la croissance avec le CH3Cl par rapport à la choline nous a permis de proposer un premier modèle d'utilisation du carbone par la souche MB2. Notamment et contrairement à ce qui avait été observé précédemment pour la souche CM4, il a été observé que l'utilisation du CH3Cl étaient retardée si la choline était également fournie comme substrat de croissance. Cette constatation, ainsi que des expériences préliminaires montrant que certains composés qui ne sont pas des substrats de croissance favorisent la croissance avec le CH3Cl, suggèrent d'autres différences importantes dans l'utilisation du CH3Cl entre la souche MB2 et les bactéries possédant la voie cmu. Ces travaux ouvrent de nouvelles pistes de recherche pour mieux définir et caractériser le métabolisme du CH3Cl dans la souche MB2. Les résultats obtenus ouvrent la voie à la caractérisation d'une déshalogénase d'un nouveau type, et contribueront à une meilleure compréhension du cycle biogéochimique global du CH3Cl, et de son importance sur notre planète.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2021STRAJ003
Type de ressource : Thèse