Caractérisation du second système de sécrétion de type II chez la

1
N° d’ordre :2008-ISAL-0109 Année 2008
Thèse
Caractérisation du second système de sécrétion de type II chez
la bactérie phytopathogène Erwinia chrysanthemi.
présentée devant
L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
pour obtenir
le grade de Docteur
Ecole doctorale : Evolution, Ecosystème, Microbiologie, Modélisation
Spécialité : Microbiologie
par
Yann Ferrandez
Soutenue publiquement le jeudi 11 décembre 2008 devant la Commission d’examen
JURY
Mr Long Fei WU Directeur de recherche CNRS, Rapporteur
Mr Romé VOULHOUX, Chargé de recherche CNRS, Rapporteur
Mme Patricia DOUBLET, Professeur à l’UCBL, Examinateur
Mr Philippe LEJEUNE, Professeur à l’INSA de Lyon, Examinateur
Mr Guy CONDEMINE, Directeur de Recherche CNRS, Directeur de thèse

2
INSA Direction de la Recherche - Ecoles Doctorales 2007
SIGLE
ECOLE DOCTORALE
NOM ET COORDONNEES DU RESPONSABLE
CHIMIE
CHIMIE DE LYON
http://sakura.cpe.fr/ED206
M. Jean Marc LANCELIN
Insa : R. GOURDON
M. Jean Marc LANCELIN
Université Claude Bernard Lyon 1
Bât CPE
43 bd du 11 novembre 1918
69622 VILLEURBANNE Cedex
Tél : [phone] Fax :
[e-mail]
E.E.A.
ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE,
AUTOMATIQUE
http://www.insa-lyon.fr/eea
M. Alain NICOLAS
Insa : D. BARBIER
ede[email protected]
Secrétariat : M. LABOUNE
AM. 64.43 – Fax : 64.54
M. Alain NICOLAS
Ecole Centrale de Lyon
Bâtiment H9
36 avenue Guy de Collongue
69134 ECULLY
Tél : [phone] Fax : [phone]
[e-mail]
Secrétariat : M.C. HAVGOUDOUKIAN
E2M2
EVOLUTION, ECOSYSTEME,
MICROBIOLOGIE, MODELISATION
http://biomserv.univ-lyon1.fr/E2M2
M. Jean-Pierre FLANDROIS
Insa : H. CHARLES
M. Jean-Pierre FLANDROIS
CNRS UMR 5558
Université Claude Bernard Lyon 1
Bât G. Mendel
43 bd du 11 novembre 1918
69622 VILLEURBANNE Cédex
Tél : [phone] Fax [phone]
06 07 53 89 13
[e-mail]
EDIIS
INFORMATIQUE ET INFORMATION
POUR LA SOCIETE
http://ediis.univ-lyon1.fr
M. Alain MILLE
Secrétariat : I. BUISSON
M. Alain MILLE
Université Claude Bernard Lyon 1
LIRIS - EDIIS
Bâtiment Nautibus
43 bd du 11 novembre 1918
69622 VILLEURBANNE Cedex
Tél : [phone] Fax [phone]
[e-mail] - alain.mil[email protected]r
EDISS
INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES-SANTE
M. Didier REVEL
Insa : M. LAGARDE
M. Didier REVEL
Hôpital Cardiologique de Lyon
Bâtiment Central
28 Avenue Doyen Lépine
69500 BRON
Tél : [phone] Fax :
[e-mail]
MATERIAUX DE LYON
M. Jean Marc PELLETIER
Secrétariat : C. BERNAVON
83.85
M. Jean Marc PELLETIER
INSA de Lyon
MATEIS
Bâtiment Blaise Pascal
7 avenue Jean Capelle
69621 VILLEURBANNE Cédex
Tél : [phone] Fax [phone]
[e-mail]
Math IF
MATHEMATIQUES ET INFORMATIQUE
FONDAMENTALE
M. Pascal KOIRAN
Insa : G. BAYADA
M.Pascal KOIRAN
Ecole Normale Supérieure de Lyon
46 allée d’Italie
69364 LYON Cédex 07
Tél : [phone] Fax : [phone]
[e-mail]
Secrétariat : Fatine Latif - [e-mail]
MEGA
MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE
CIVIL, ACOUSTIQUE
M. Jean Louis GUYADER
Secrétariat : M. LABOUNE
PM : 71.70 –Fax : 87.12
M. Jean Louis GUYADER
INSA de Lyon
Laboratoire de Vibrations et Acoustique
Bâtiment Antoine de Saint Exupéry
25 bis avenue Jean Capelle
69621 VILLEURBANNE Cedex
Tél :[phone] Fax : [phone]
[e-mail]
SSED
SCIENCES DES SOCIETES, DE
L’ENVIRONNEMENT ET DU DROIT
Mme Claude-Isabelle BRELOT
Insa : J.Y. TOUSSAINT
Mme Claude-Isabelle BRELOT
Université Lyon 2
86 rue Pasteur
69365 LYON Cedex 07
Tél : [phone] Fax : [phone]
[e-mail]

3

SOMMAIRE
Remerciements.............................................. 4
Abréviations................................................. 6
Liste des figures et tableaux.............................. 7
Résumé ..................................................... 10
Summary ................................................... 11
INTRODUCTION BIBLIOGRAPHIQUE .................. 13
I Le passage de la membrane interne _______________________ 14
I.1) le système Sec...........................................................................................................14
I.1.1) Le peptide signal :......................................................................................................................... 14
I.1.2.1) Le translocon SecYEG .......................................................................................................... 16
I.1.2.2) les protéines accessoires SecDFYajC.................................................................................... 16
I.1.2.3) Le moteur : SecA................................................................................................................... 16
I.2) L’insertion de protéines par l’intermédiaire de YidC.........................................17
I.3) Le système Tat.........................................................................................................18
I.3.1) La séquence signal ........................................................................................................................ 18
I.3.2) L’avant-translocation .................................................................................................................... 20
I.3.2.1) Les cofacteurs........................................................................................................................ 20
I.3.2.2) Acquisition de la structure tridimensionnelle........................................................................ 20
I.3.3) La machinerie Tat ......................................................................................................................... 22
I.3.3.1) Les gènes............................................................................................................................... 22
I.3.3.2) Les protéines ......................................................................................................................... 23
I.3.3.3) Le fonctionnement de la machinerie ..................................................................................... 23
I.3.3.4) L’énergie ............................................................................................................................... 24
I.3.4) Les substrats de la machinerie Tat ................................................................................................ 24
I.4) Repliement des protéines dans le périplasmique..................................................25
II Les protéines de la membrane externe_____________________ 27
II.1) Les protéines intégrales de la membrane externe (OMPs)................................27
II.1.1) Découverte d’une machinerie essentielle dans la mise en place des OMPs dans la membrane
externe .................................................................................................................................................... 28
II.1.1.1) Omp85/YaeT, protéine majeure de ce complexe ................................................................. 28
II.1.1.2) Les partenaires de Omp85.................................................................................................... 29
II.1.2) Reconnaissance des OMPs .......................................................................................................... 31
II.1.2.1) Motifs de reconnaissance..................................................................................................... 31
II.1.2.2) Rôle des feuillets ............................................................................................................... 32
II.1.3) Modèle de biogénèse des OMPs.................................................................................................. 32
II.2) Les lipoprotéines....................................................................................................33
III Les différents systèmes de sécrétion chez les bactéries à Gram
négatif __________________________________________________ 36
1

III.1) Les systèmes sec indépendants............................................................................36
III.1.1) La voie de sécrétion de type I..................................................................................................... 36
III.1.1.1) Le moteur du système : la protéine ABC............................................................................ 37
III.1.1.2) Le MFP, la composante adaptatrice.................................................................................... 38
III.1.1.3) Le pore dans la membrane externe : la protéine OMP........................................................ 38
III.1.2) Le système de sécrétion de type III ............................................................................................ 38
III.1.2.1) le corps basal....................................................................................................................... 39
III.1.2.2) le prolongement extracellulaire........................................................................................... 39
III.1.2.3) Le pore de translocation...................................................................................................... 40
III.1.2.4) Les effecteurs, protéines secrétées par le système de sécrétion de type III......................... 41
III.2) Les systèmes dépendants de Sec ou Tat .............................................................41
III.2.1) Le système de sécrétion de type IV............................................................................................ 42
III.2.1.1) La structure des T4SS......................................................................................................... 43
III.2.1.2) Le fonctionnement des T4SS.............................................................................................. 43
III.2.1.3) Les effecteurs...................................................................................................................... 44
III.2.2) Le système de sécrétion de type VI............................................................................................ 44
III.2.3) Le système de sécrétion de type V ............................................................................................. 46
III.2.3.1) Les autotransporteurs.......................................................................................................... 47
a) Implication de la séquence signal dans le passage de la membrane interne.............................. 47
b) Le domaine passager, la partie sécrétée.................................................................................... 47
c) Translocation de la membrane externe par l’intermédiaire de l’unité de translocation............. 47
III.2.3.2) Les systèmes à deux partenaires ......................................................................................... 48
III.2.3.3) La voie chaperon usher....................................................................................................... 49
III.2.4) Le système de sécrétion de type II.............................................................................................. 50
III.2.4.1) Les protéines des T2SSs ..................................................................................................... 51
a) Le complexe de la membrane externe : T2S:D et T2S:S .......................................................... 51
b) Les pseudopilines T2S:G, H, I, J, K et la prépiline peptidase T2S:O ....................................... 54
c) Le moteur des T2SS :l’ATPase T2S:E...................................................................................... 57
d) La plateforme de la membrane interne T2S:F/L/M et T2S:C ................................................... 59
e) T2S:A, T2S:B et T2S:N : des protéines accessoires ?............................................................... 63
III.2.4.2) Spécificité et fonctionnement du système de sécrétion de type II ...................................... 64
a) Spécificité du système de sécrétion de type II : la reconnaissance du motif de sécrétion.... 64
b) Le motif de sécrétion ........................................................................................................... 65
c) Reconnaissance spécifique des exoprotéines par le sécréton............................................... 67
III.2.4.3) Modèles de fonctionnement................................................................................................ 68
OBJECTIFS DE L’ETUDE ................................. 71
RESULTAT ................................................. 73
Chapitre I : Analyse et régulation de la région d’ADN contenant le cluster
stt ___________________________________________________ 73
I.1) Matériels et méthodes .............................................................................................73
I.2) Résultats :.................................................................................................................74
I.2.1) Analyse du cluster stt .................................................................................................................... 74
I.2.2) Corrélation entre la présence des gènes sttD et pnlH et l’origine des souches.............................. 75
I.2.3) Conditions d’expression des gènes du système de sécrétion stt et de la pnlH............................... 76
I.3) Discussion.................................................................................................................77
Chapitre II : Nouvelle voie d’acheminement de protéines à la membrane
externe des bactéries Gram négatif.___________________________ 78
Chapitre III : Analyse de la voie d’acheminement de PnlH à la membrane
externe. _________________________________________________ 90
III.1) Matériels et méthodes ..........................................................................................90
2