Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Transporteurs ABC,polysaccharide pariétaux,Xylane,Oligosaccharides,Catabolisme,ATPase

Keywords

ABC-transporters,Plant polysaccharides,Xylan,Oligosaccharides,Catabolism,ATPase

Titre de thèse

Import et dépolymérisation intracellulaire des produits de dégradation des polysaccharides de la paroi végétale par Ruminiclostridium cellulolyticum
Import and intracellular depolymerization of the degradation products of plant cell wall polysaccharides by Ruminiclostridium cellulolyticum

Date

Jeudi 15 Décembre 2022 à 9:30

Adresse

CNRS, 31 Chemin Joseph Aiguier, 13009 MARSEILLE Pierre Desnuelle

Jury

Directeur de these M. Henri-Pierre FIEROBE CNRS
Rapporteur Mme Gabrielle POTOCKI-VERONESE INRAE
Rapporteur Mme Caroline REMOND Université de Reims Champagne-Ardenne
CoDirecteur de these Mme Stephanie PERRET Aix-Marseille Université
Examinateur Mme Isabelle MEYNIAL SALLES Université de Toulouse
Examinateur M. Pedro COUTINHO Aix-Marseille Université

Résumé de la thèse

Les dégradeurs primaires de polysaccharides jouent un rôle clé dans les biotopes anaérobies où s'accumule la biomasse végétale. Ruminiclostridium cellulolyticum est un dégradeur primaire produisant des complexes multi-enzymes appelés cellulosomes qui déconstruisent divers polysaccharides. Mon projet de doctorat visait à étudier les systèmes d'import et de dépolymérisation intracellulaire des oligosaccharides libérés lors de la dégradation extracellulaire des polysaccharides. Concernant la cellulose, j'ai montré que la cellobiose phosphorylase est la principale enzyme impliquée dans la dégradation intracellulaire des cellodextrines importées comparée aux 3 autres cellodextrines phosphorylases. Pour l'arabinoxylane, j'ai caractérisé un système composé d'un transporteur ABC important de grandes arabinoxylodextrines, ainsi que 4 glycoside hydrolases et 2 estérases qui ciblent leurs différentes chaînes latérales d’arabinosyl, le squelette xylooligosaccharidique et différents types d’estérifications. L'étude in vivo a montré que ce nouveau système est très bénéfique pour la croissance de la bactérie sur arabinoxylane. Ainsi, bien que des monosaccharides soient fournis par les cellulosomes dans l'espace extracellulaire, une partie de la dégradation de l'arabinoxylane est effectuée dans le cytosol; de plus l'élimination des décorations acétyle, féruloyle et p-coumaryle peut aussi être réalisée dans le cytosol. Enfin, j’ai montré que la bactérie possède plusieurs systèmes dédiés à diverses sortes de xylanes. Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur les stratégies utilisées par les bactéries anaérobies pour métaboliser le xylane fortement décoré.

Thesis resume

Primary polysaccharide degraders play a key role in anaerobic biotopes where plant biomass accumulates. Ruminiclostridium cellulolyticum is a primary degrader producing multi-enzyme complexes called cellulosomes that deconstruct various polysaccharides. My Ph.D. project aimed at studying the import and intracellular degradation systems of oligosaccharides released by the extracellular enzymatic system of R. cellulolyticum. Concerning cellulose, I showed that cellobiose phosphorylase is the main enzyme involved in the intracellular degradation of imported cellodextrins compared to the three other cellodextrin phosphorylases. For arabinoxylan, I characterized a system composed of an ABC-transporter dedicated to importing large arabinoxylodextrins, and a set of four glycoside hydrolases and two esterases that target the various arabinosyl side chains, the xylooligosaccharide backbone, and various ester decorations of these oligosaccharides. The in vivo study demonstrated that this new system is highly beneficial to the growth of the bacterium when grown on arabinoxylan. Thus, although monosaccharides are efficiently supplied by cellulosomes in the extracellular environment, part of the degradation of arabinoxylan is carried out in the cytosol; moreover, the removal of acetyl, feruloyl, and p-coumaryl decorations can also be processed in the cytosol. In addition, I demonstrated that this bacterium has several systems dedicated to diverse xylans. These results shed new light on the strategies used by anaerobic bacteria to metabolize highly decorated xylans.