Ribosomally-synthesized and Post-translationally Modified Peptides (RiPPs) Related to Metal Homeostasis in Gram-negative Bacteria : Discovery and Biosynthesis

Peptides d'origine ribosomique avec modifications post-traductionnelles impliqués dans l'homéostasie des métaux chez des bactéries Gram-négatif : Découverte et biosynthèse Les bactéries produisent une panoplie étonnante de métabolites spécialisés ce qui leur permet de coloniser des niches écologiques variées. Dans ce contexte, des peptides d'origine ribosomique avec modifications post-traductionnelles (RiPPs) constituent un groupe croissant de produits naturels, qui possèdent une forte diversité structurale et suscitent beaucoup d'intérêt en raison de leurs activités biologiques diverses et leurs applications potentielles en médecine humaine. De surcroît, les RiPPs représentent une source potentielle largement inexploitée pour la découverte de nouveaux composés peptidiques, souvent associés à des mécanismes de biosynthèse intrigants. Chez les bactéries productrices, des RiPPs jouent un rôle important dans des processus cellulaires différents, allant des fonctions de communication et de compétition à l'acquisition de micronutriments essentiels tels que les métaux de transition. Ainsi, cette thèse porte sur la découverte de nouveaux RiPPs impliqués dans l'homéostasie des métaux, et sur l'élucidation de leur biosynthèse. En collaboration avec l'Institut Pasteur de Lille, nous avons identifié une nouvelle classe de RiPPs chez Caulobacter vibrioides nommés bufferines qui contiennent deux motifs 5-thiooxazole et qui sont impliqués dans l'adaptation au stress du cuivre. En parallèle, nous avons étudié en détail, par des approches in vivo et in vitro, les aspects importants de la biosynthèse des bufferines en mettant en évidence l'implication d'une oxygénase à fer multinucléaire (MNIO). La formation de thiooxazoles a introduit une nouvelle modification post-traductionnelle par MNIO, élargissant les réactions catalysées par ce groupe d'enzymes. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l'étude des métabolites apparentés aux méthanobactines (Mbns) chez les bactéries non-méthanotrophes. Les Mbns sont des chalcophores (molécules qui complexent le cuivre), initialement identifiés chez les bactéries méthanotrophes. Ces organismes utilisent les Mbns pour acquérir du cuivre de leur environnement, un élément essentiel à leur métabolisme. Jusqu'à présent, les Mbns connus ont été isolées exclusivement à partir de ces espèces. Par une approche d'échange de promoteurs, nous avons réussi à activer un cluster de gènes mbn dans un organisme modèle, Pseudomonas extremaustralis. L'isolement du peptide Mbn pour sa caractérisation structurale a été tenté. Nous avons également établi un système d'expression hétérologue chez Escherichia coli afin d'étudier les étapes clés de la biosynthèse des Mbns.