Soutenance de thèse de REUZEAU Alicia

Résumé de la thèse

Les espèces du genre Deinococcus sont des bactéries environnementales extrêmement résistantes aux rayonnements ionisants (gamma, X, UVC) et à d'autres conditions générant des dommages à l'ADN et un stress oxydatif, comme la dessiccation. Elles sont capables de réparer un génome fragmenté après une exposition au stress, y compris des centaines de cassures double brin. Cette capacité implique des conditions physiologiques spécifiques associées à différents mécanismes moléculaires.
Un mécanisme efficace de réponse aux radiations et à la dessiccation induisant l'expression de gènes de réparation de l'ADN et d'autres gènes est également essentiel à cette résistance. Ce mécanisme, indépendant du système SOS classique bactérien, a été découvert par notre équipe. Il est contrôlé par deux protéines clés : IrrE et DdrO, hautement conservées chez Deinococcus. Après exposition aux radiations ou à la dessiccation, la métallopeptidase à zinc IrrE est activée, clive et inactive le répresseur transcriptionnel DdrO, entrainant l'expression des gènes cibles, nécessaires à la survie des cellules. La structure 3D de ces deux régulateurs a également été déterminée. IrrE possède un domaine zinc-peptidase ainsi qu'un domaine de type GAF, tandis que DdrO contient un domaine N-terminal de liaison à l'ADN et un domaine C-terminal de dimérisation. Après stress, IrrE peut être activée par une disponibilité accrue du zinc, mais aussi par l'accumulation d'ADN simple brin. IrrE clive DdrO au niveau d'un site spécifique localisé dans le domaine C-terminal de DdrO. Toutefois, le rôle des autres régions ou domaines de DdrO et de IrrE, tant dans leur interaction et que dans l'efficacité du clivage, reste mal compris.
Afin d'approfondir la caractérisation structurale et fonctionnelle de IrrE et DdrO, nous avons mis en œuvre une approche de biologie structurale intégrative, combinée à une stratégie de dissection des domaines. Cette étude s'appuie sur une combinaison de méthodes in vitro, in silico et in vivo (e.g. SEC-MALS, AlphaFold, système double-hybride bactérien, Far-Western blots, spectroscopie RPE). Des paires de protéines régulatrices similaires au couple IrrE/DdrO des Deinococcus sont largement répandues chez les bactéries, y compris chez des pathogènes humains et des bactéries d'intérêt industriel. Bien que fréquentes, ces paires ont peu été étudiées à ce jour. Nous avons donc élargi notre analyse à plusieurs couples homologues.
Les résultats obtenus, qui mettent notamment en évidence le rôle important du domaine de liaison à l'ADN de DdrO dans l'interaction avec IrrE, permettent de mieux comprendre le mécanisme moléculaire de levée de répression après stress chez Deinococcus. La comparaison de ce mécanisme avec ceux observés pour des couples homologues distants, dans lesquels l'ADN simple brin ne semble pas jouer le même rôle dans l'activation de la peptidase, permet d'élargir les connaissances sur cette vaste famille de régulateurs bactériens, impliqués dans divers mécanismes de défense et réponse au stress. Dans ce contexte, la paire de protéines IrrE/DdrO des Deinococcus constitue une référence structurale et fonctionnelle.