Soutenance de thèse de Sara EL HAJJ

L'eau de Javel est le détergeant communément utilisé dans les milieux domestiques, hospitaliers et industriels pour stériliser les surfaces. D'une manière intéressante, notre système immunitaire synthétise le composé actif de l'eau de javel, l'acide hypochloreux (HOCl), pour combattre les micro-organismes . In vivo, l'HOCl réagit préférentiellement avec la méthionine (Met) pour former la méthionine sulfoxyde (Met-O). La formation des Met-O au sein des protéines peut perturber leur structure et par conséquence leur fonction. Cependant, la formation des résidus Met-O est réversible grâce à la famille d'enzyme méthionine sulfoxyde réductases (Msr) qui catalyse leurs réductions en Met. De plus en plus d'études se focalisent sur la réponse adaptative des procaryotes à l'HOCl. Néanmoins, notre compréhension des différents mécanismes restent peu développée. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au système à deux composants YedV-YedW chez Escherichia coli qui induit l'expression de msrPQ (système méthionine sulfoxyde réductase périplasmique). Nous avons démontré que YedV-YedW est un système adaptatif spécifique à l’HOCl et insensible aux autres types de stress oxydant. Pour cela, nous proposons de renommer ce système à deux composants : HypVW. Par la suite, je me suis intéressée au mécanisme moléculaire qui permet au senseur HypV de détecter l'HOCl. A la vue du lien étroit entre HypVW et MsrPQ, nous avons émis l'hypothèse d’une activation de HypV par oxydation de ses résidus méthionines dans la boucle périplasmique. Ainsi, par une approche de mutagenèse dirigée, nous avons identifié deux résidus Met importants pour l'activité de YedV. Ces observations nous ont permis de proposer un modèle selon lequel l'activation de HypV dépendrait d'un "interrupteur" Met-redox dépendant. Ainsi, l'oxydation des résidus Met par l’HOCl entrainerait l’activation de HypV et la réduction par MsrPQ permettrait un rétrocontrôle négatif. Ainsi, mon travail de thèse permet de mieux appréhender les mécanismes d’adaptations des bactéries au stress oxydant induit par l'HOCl.

Bleach is a common household detergent used to sterilize surfaces. Interestingly, our immune system synthesizes the active compound of bleach, hypochlorous acid (HOCl), to kill microorganisms. In vivo, HOCl preferentially reacts with methionine (Met) to form methionine sulfoxide (Met-O). The formation of Met-O within proteins can disrupt their structure and consequently their function. However, the formation of Met-O residues is reversible by an enzyme family, called methionine sulfoxide reductase (Msr), that catalyzes their reduction to Met. Nowadays, the number of studies that are focusing on the adaptive response of prokaryotes to HOCl is increasing. Nevertheless, our understanding of these adaptive mechanisms remains poor. During my thesis, I focused on the two-component system YedV-YedW in Escherichia coli that induces the expression of msrPQ (the periplasmic methionine sulfoxide reductase system). We demonstrated that YedV-YedW is an adaptive system that responds specifically to HOCl and that it is insensitive to other types of oxidative stress. To this end, we propose to rename this two-component system: HypVW. Subsequently, I focused on the molecular mechanism that allows the HypV sensor to detect HOCl. In view of the tight link between HypVW and MsrPQ, we hypothesized that HypV is activated through the oxidation of its methionine residues, located in the periplasmic loop. Using site-directed mutagenesis, we identified two Met residues important for YedV activity. These observations allowed us to propose a model according to which the activation of HypV would depend on a Met-redox "switch". Thus, the oxidation of Met residues by HOCl would lead to the activation of HypV and the reduction of these residues by MsrPQ would allow a negative feed-back loop. Based on the latter, my thesis work allows a better understanding of the adaptive mechanisms of bacteria to HOCl-dependant oxidative stress.