• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Identifiant : 2023ULILS104
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 24/03/2023

Résumé en langue originale

Mycobacterium abscessus subs abscessus (Mabs) est une mycobactérie opportuniste qui appartient au complexe MABSC avec subs massiliense (Mmas) et subs bolletti (Mbol). Au sein de ce complexe, les études épidémiologiques démontrent que trois clones dominants émergent dans le monde, majoritairement parmi les patients atteints de mucoviscidose, ainsi que chez les individus sains. De fait, Mabs provoque principalement des pathologies pulmonaires, et plus rarement des infections des tissus cutanés, mous ou nerveux. Cette espèce qui est la plus résistante aux antibiotiques est décrite sous deux formes, lisse (S) et rugueuse (R), qui diffèrent par leur virulence et par la composition glycolipidique de leur paroi. En effet, la production de grande quantité de glycopeptidolipides (GPLs) dans la paroi de Mabs S est associée à une faible virulence. A l'inverse, ces mêmes GPLs ne se retrouvent pas dans la paroi de la forme rugueuse qui se montre très virulente, plus tardivement lors du cycle infectieux.Afin de mieux comprendre la pathogénicité de Mabs, notre étude a consisté en la description exhaustive des structures chimiques des glycolipides pariétaux dont on connait leur effet immunomodulateur. L'extraction et la purification par chromatographie suivies d'analyses par spectrométrie de masse et par résonance magnétique nucléaire, ont mis en évidence deux familles de composés communes à Mabs R et S. Tout d'abord, la description de di-O-acyl-tréhaloses originaux révèle la présence possible d'acides mycoliques α et α' identiques à ceux caractérisés dans le tréhalose dimycolate (TDM) et d'acides gras à chaine courte et polyméthylbranchée, de même qu'une variation dans le positionnement des lipides sur le tréhalose en 2,3 ou en 3,4. D'autre part, la résolution de la structure des phosphatidyl myo-inositol dimannosides (PIM2), à l'origine de la synthèse des lipoglycannes, indique la présence de 2-O-méthyl mannose.De plus, nos travaux ont permis de préciser les voies privilégiées de production des GPLs grâce à la comparaison des structures retrouvées chez Mabs S sauvage et les mutants ciblés au locus de leur biosynthèse. Le 1er gène fmt est impliqué dans la modification du lipide, l'hydrophobicité de la paroi, et l'invasion des macrophages. Parmi les trois gènes codant les glycosyltransférases, gtf2 et gtf3 ont respectivement un rôle d'initiation de la glycosylation et de synthèse du GPL-3 qui est la forme la plus phagocytée in-vitro. En outre, la poursuite de nos travaux sur une 3ème série de gènes codant les acétyltransférases dont atf1 et atf2, démontrent non seulement l'implication de MAB_1725c et MAB_3448c hors du locus de biosynthèse des GPLs, dans l'acétylation de ces derniers, mais aussi le rôle prépondérant d'atf2 dans la régulation du ratio GPL-2a/GPL-3.Enfin, nos travaux se sont focalisés sur l'étude d'un mutant rugueux ΔMAB_4690 faiblement virulent chez la souris et pour lequel un glycolipide pariétal disparait. L'analyse structurale approfondie de ce composé, couplée à la description bio-informatique du locus auquel appartient le gène MAB_4690, confirme la présence d'un nouveau GPL, nommé GPL4690, chez Mabs R. Comme les GPLs de Mabs S, cette entité moléculaire se décompose en trois parties : un noyau octapeptidique dont la séquence est TAFIYLTT ; un lipide acylé du côté N-terminal ; un motif 2-O-Me-α-rhamnopyranosyl(1-3)2-O-hydroxylauryl-α-rhamnopyranose glycosylé sur le résidu de thréonine côté C-terminal. Même si ce dernier semble produit en petite quantité, il laisse entrevoir des perspectives concernant l'explication de la virulence de la souche rugueuse, ainsi que des possibilités d'identification plus spécifique de Mabs.

Résumé traduit

Mycobacterium abscessus subs abscessus (Mabs) is an opportunist mycobacterium wich belong to the MABSC complex with subs bolletti (Mbol) and subs massiliense (Mmas). Inside this complex, epidemiological studies show that three dominant circulating clones appear worldwide among cystic fibrosis population as well as in heathy people. Indeed, Mabs is mainly responsible for pulmonary disease but it can also infect skin and soft tissues as well as nervous system. In addition, Mabs is the most drug-resistant mycobacterium and can be described in two morphotypes, smooth (S) and rough (R), which are separated according to their virulence and the glycolipids content of their cell-wall. The highly producing GPLs Mabs S has lower virulence compare to Mabs R which doesn't synthetise GPLs in its cell wall and appear later during the course of infection.In order to better understand the pathogenicity of Mabs, our aim was to describe all free glycolipids inside the cell wall their interaction with innate immune system. Extraction and chromatography purification followed by mass spectrometry and nuclear magnetic resonance analysis highlights three glycolipid's family in both morphotypes. First, di-O-acyltrehalose structural studies show possible presence of α and α' mycolic acids similar to those from trehalose dimycolate and short polymethyl branched chain lipid. In addition, trehalose's acylation is observed either at position 2 and 3 or at position 3 and 4. On the other hand, study of the phosphatidyl myo-inositol dimannosides (PIM2) that give rise to lypoglycan's biosynthesis, reveal specific 2-O-methyl mannose residue.Furthermore, we describe in our study preferred pathways dedicated to GPL's biosynthesis thanks to structural comparison beetween wild-type Mabs S GPL-2a or GPL-3 as well as new accumulating GPLs in several mutants. the first gene fmt is involved in lipid β methoxylation, cell-wall hydrophobicity and macrophage invasion. Among the three glycosyltransferases coding genes, gtf2 is required for glycosylation initiation while gtf3 leads to the production of triglycosylated GPL-3 that is highly phagocytosized in-vitro. Further work on a third set of genes encoding acetyltransferases, including atf1 and atf2, demonstrates not only the impact of MAB_1725c and MAB_3448c, located outside the GPL biosynthesis locus, on their acetylation, but also the prominent role of atf2 in the regulation GPL-2a/GPL-3 ratio.Finally, our work focused on a rough ΔMAB_4690 mutant weakly virulent in mice. An unidentified compound disappears from its total polar lipid extract. Extensive structural analysis of this purified compound, coupled with bioinformatic description of the locus to which the MAB_4690 gene belongs, confirms the presence of a novel GPL, named GPL4690. Like the GPLs of Mabs S, this molecular entity is split into three parts: an octapeptide core which sequence is TAFIYLTT ; an acylated lipid at the N-terminal side ; and a 2-O-Me-α-rhamnopyranosyl(1-3)2-O-hydroxylauryl-α-rhamnopyranose motif glycosylated on the threonine residue at the C-terminal side. Although GPL4690 appears to be produced in few amount, it offers insights into the explanation of the virulence of wild type Mabs R, as well as possibilities for more specific identification of this subspecies.