Molecular mechanism involved in the iron acquisition via pyoverdine and desferrichrome in Pseudomonas aeruginosa

Le fer est un élément essentiel à la croissance de la plupart des organismes vivants. Malgré sa forte abondance au niveau de la croûte terrestre, le fer présente une faible biodisponibilité à pH physiologique. Afin de contourner ce problème, de nombreux micro-organismes produisent et sécrètent des sidérophores, de petites molécules ayant une forte affinité pour le fer. Pseudomonas aeruginosa produit en condition de carence en fer, deux sidérophores majeurs, la pyoverdine (Pvd) et la pyochéline. Ces deux voies d'acquisition du fer impliquent de nombreuses protéines intervenant dans la biosynthèse des sidérophores, dans leur sécrétion dans le milieu extracellulaire, dans l'acquisition du fer par les sidérophores et dans la régulation de l'ensemble de ces deux systèmes. Durant cette thèse, nous avons étudié l'implication de la pompe à efflux PvdRT-OpmQ dans la sécrétion de la Pvd néo-synthétisée. De précédentes études avaient déjà montré que cette pompe à efflux de type ATP intervenait dans le recyclage de la Pvd vers le milieu extracellulaire après dissociation du complexe Pvd-Fe dans le périplasme bactérien. Par des approches de biologie moléculaire et cellulaire (microscopie à fluorescence et fractionnement cellulaire) et en utilisant les propriétés de fluorescence de la Pvd, nous avons pu montrer que cette pompe était aussi impliquée dans la sécrétion de la Pvd nouvellement synthétisée. Tout en utilisant toujours la même approche, nous avons également pu mettre en évidence que cette pompe contrôle la sélectivité vis-à-vis du fer de la voie Pvd. En effet, la Pvd dans le milieu extracellulaire peut chélater de nombreux métaux autre que le fer. Nous avons montré par ICP-AES, que ces différents complexes Pvd-métaux peuvent être transportés à travers la membrane externe par le récepetur FpvA. Mais, tous les complexes Pvd-métaux autre que le complexe Pvd-Fe sont immédiatement réexcrétés par PvdRT-OpmQ. En absence de PvdRT-OpmQ, tous les complexes Pvd-metaux incubés en présence de P. aeruginosa s'accumulent dans le périplasme de la bactérie.[...]Iron is essential for growth of mostly all microorganisms. Despite it s high abundance on earth, iron present a low bioavailability at physiological pH. To over come this low iron availability, many microorganisms produce and secrete siderophore. Siderophore are low molecular weight molecules having a high affinity for iron. Our bacterium model, Pseudomonas aeruginosa produces two siderophores : pyoverdine (Pvd) and pyochelin. These two iron uptake mechanisms implies many proteins involved in the biosynthesis of siderophore and the secretion in the extracellular medium of the siderophores. They are also involved in the mechanism of iron acquisition via siderophores and in the regulation of the system. During my PhD, we have studied the involvement of the PvdRT-OpmQ efflux pump in the secretion of de novo synthesized Pvd. Previous studies had shown that this ATP type efflux pump was involved in the recycling of Pvd into the extracellular medium after iron release in the periplasmic space. By using molecular and cellular techniques (fluorescent microscopy and cellular fractionnation) and the fluorescent properties of Pvd, we have shown that the PvdRT-OpmQ efflux pump was also involved in the secretion of de novo synthesized Pvd. With the same approach, we were also able to show that this same efflux pump was responsible for the control of the selectivity of the Pvd pathway torward iron. Indeed, Pvd is able to bound different metals in the extracellular environment. We have shown using ICP-AES, that the different Pvd-metal complexes are transported through the outer membrane receptor FpvA but all the complexes except Pvd-Fe complex are immediately expelled into the extracellular medium by PvdRT-OpmQ. In absence of PvdRT-OpmQ, when P. aeruginosa is incubated with different Pvd-metal complexes, they accumulate in the periplasm of the bacterium. [...