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Page de résumé pour ULgetd-08252010-094213

Auteur : Lapaille, Marie
E-mail de l'auteur : marielapaille@gmail.com
URN : ULgetd-08252010-094213
Langue : Français/French
Titre : Caractérisation de l’ATP synthétase mitochondriale (complexe V) de l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii. Spécialisation et évolution de l’enzyme chez les Chlorophyceae.
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences
Département : FS - Département des sciences de la vie
Jury :
Nom : Titre :
Baurain, D. Membre du jury/Committee Member
Boutry, M. Membre du jury/Committee Member
Cardol, P. Membre du jury/Committee Member
Di Rago, J.P. Membre du jury/Committee Member
Franck, F. Membre du jury/Committee Member
Galleni, M. Membre du jury/Committee Member
Sluse, F. Président du jury/Committee Chair
Remacle, C. Promoteur/Director
Mots-clés :
  • mitochondries/mitochondria
  • Chlamydomonas reinhardtii
  • ATP synthétase/ATP synthase
Date de soutenance : 2010-04-28
Type d'accès : Restreint/Intranet
Résumé :

Résumé

Le complexe V mitochondrial (F1FO-ATP synthétase) catalyse la phosphorylation de l’ADP par le phosphate inorganique en utilisant la force proton-motrice générée par la chaîne de transport d’électrons. Ce complexe protéique possède deux domaines : un secteur associé à la membrane, FO, impliqué dans la translocation des protons, et un domaine extrinsèque, F1, qui catalyse la synthèse d’ATP. Les deux secteurs sont connectés par deux bras : un bras central qui couple la translocation des protons à la région catalytique, et un bras latéral qui est considéré comme faisant partie du stabilisateur (stator) de l’enzyme.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’enzyme de deux algues appartenant à la classe des Chlorophyceae, Chlamydomonas reinhardtii et Polytomella sp.. L'enzyme des deux algues présente une composition sous-unitaire atypique, les sous-unités classiquement retrouvées chez les eucaryotes et impliquées dans l’architecture du bras périphérique ou dans la dimérisation du complexe en étant absentes. En contrepartie, 9 sous-unités d’origine évolutive inconnue sont associées à l’enzyme. Elles ont été appelées Asa1 à 9 pour ATP Synthase Associated protein.

Chez C. reinhardtii et Polytomella sp., l’ATP synthétase présente une stabilité accrue de sa forme dimérique in vitro, et, in vivo, les cellules de C. reinhardtii sont insensibles à l’oligomycine, un puissant inhibiteur de la translocation de protons au travers de FO.

Nous avons dans un premier temps tenté d’établir la composition sous-unitaire du complexe V chez des espèces appartenant aux différentes classes de Chlorophytes (Chlorophyceae, Trebouxiophyceae, Prasinophyceae et Ulvophyceae) en combinant analyses génomiques et protéomiques. Plusieurs sous-unités Asa ont ainsi pu être détectées chez des algues appartenant à divers ordres de Chlorophyceae. Au contraire, les analyses de séquences disponibles chez les autres classes de Chlorophytes (Trebouxiophyceae, Prasinophyceae et Ulvophyceae) indiquent une composition canonique de l’enzyme.

L’analyse de la stabilité de la forme dimérique du complexe de différentes espèces d'algues vertes sur BN PAGE (Blue Native PolyAcrylamide Gel Electrophoresis) suggère également que la présence d’un dimère stable est caractéristique aux Chlorophyceae. Par ailleurs, leur croissance, respiration, et niveaux d'ATP sont à peine affectés par la présence d'oligomycine à des concentrations inhibitrices chez les représentants des autres classes de Chlorophytes.

Les nombreuses particularités communes aux algues appartenant à cette classe suggèrent que la perte d'éléments canoniques du stator est apparue lors de la séparation des Chlorophyceae et a été accompagnée du recrutement de nouvelles sous-unités. Ce réarrangement drastique de la composition de stator et du module de dimérisation pourrait avoir conféré de nouvelles propriétés à l’enzyme, notamment une meilleure stabilité et une plus grande résistance à l’oligomycine.

Nous avons également étudié la fonction de la sous-unité atypique Asa7 en inactivant son expression chez C. reinhardtii. Bien que la perte de la sous-unité Asa7 n'aie aucun impact sur la bioénergétique des cellules ou sur la structure mitochondriale, elle déstabilise l’enzyme in vitro et rend la croissance, la respiration, et de le niveau d'ATP sensible à oligomycine.

L'impact de la perte de l'activité ATP synthétase mitochondriale chez un organisme photosynthétique a été étudié chez C. reinhardtii par l’inactivation de l'expression du gène ATP2, codant pour la sous-unité catalytique beta. Les résultats démontrent que, en l'absence de beta, l'ATP synthétase ne peut plus être assemblée et les cellules deviennent dépendantes de la photosynthèse. La respiration en présence ou en absence du découpleur CCCP suggère que le passage des protons à travers la membrane interne mitochondriale est bloqué chez la souche mutante. Enfin, la morphologie des mitochondries est affectée, et les chloroplastes montrent un réaménagement massif de l'appareil photosynthétique, suggérant des répercussions importantes sur la synthèse d’ATP par les chloroplastes. Ces résultats contribuent à la compréhension des interactions entre organites bioénergétiques chez les organismes photosynthétiques.

Autre version :
Fichiers :
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