La bactérie Salmonella enterica sérovar Typhi est l’agent responsable de la fièvre typhoïde qui cause 20 millions de cas et plus de 200 000 morts annuellement. Elle possède plusieurs facteurs de virulence y compris 14 fimbriae, des structures protéiques que l’on retrouve à la surface de certaines bactéries. Plusieurs facteurs impliqués dans la chaîne de transport d'électrons (CTE) influencent l’expression du fimbriae fim, tel que Ndh, une NADH déshydrogénase (NADH-2), qui accepte et transmet les électrons du complexe I au pool de quinones entre le complexe II et III, et est un facteur majeur de la respiration aérobie chez les bactéries qui régit l'équilibre entrele NADH et NAD, et YqiC, une protéine multifactorielle et un facteur accessoire des ubiquinones, ont été identifiés comme activateur du fimbriae Fim. Notre hypothèse est que la CTE est impliquée dans la régulation du fimbriae fim. Nous voulions déterminer si la CTE régule l’expression du fimbriae fim de façon directe ou indirecte. Pour ce faire, nous avons déterminé le rôle du complexe I ; l’effet du stress oxydatif; et le rôle de l’accepteur final d’électron. Plusieurs mutants ont été créés par échange allélique et l’expression de fim chez ces mutants est quantifiée à l’aide d’un gène rapporteur, soit une fusion du promoteur fim avec le gène rapporteur lacZ. Pour déterminer le rôle du complexe I de la CTE, nous avons testé le mutant NDH-1 et NDH-2, qui s’avère à jouer un rôle important essentiel pour la régulation de fim. Pour évaluer l’effet du stress oxydatif, nous avons testé les mutants OxyR, SodB, la catalase KatG et les 3 peroxydases (Tpx, AhpC et TsaA) qui détoxifient les espèces réactives d’oxygènes (ROS) produites lors de la respiration. L’absence combinée de la catalase KatG et de la peroxydase AhpC empêche totalement l’expression de fim. Le rôle de l’accepteur final d’électron a été évalué par la présence ou absence d’oxygène, avec ou sans ajout de nitrate, nous suggérant un rôle important de YqiC pour la synthèse des transporteurs d’électrons, la génération d’ATP et le maintien du métabolisme bactérien en cas de stress oxydatif. Cette étude a permis d’identifier Ndh (NDH-2) comme une cible thérapeutique potentielle puisqu’elle ne se retrouve pas dans la chaîne d’électron de la mitochondrie chez les mammifères, donc chez les humains. Aussi, cette étude a permis de cibler les gènes détoxifiant essentiels à la régulation de fim, devenant eux aussi des cibles thérapeutiques potentielles. / The bacterium Salmonella enterica serovar Typhi is the causative agent of typhoid fever, which causes 20 million cases and more than 200,000 deaths annually. It has several virulence factors including 14 fimbriae, protein structures found on the bacterial surface. Several factors involved in the electron transport chain (ETC) influence expression of the fim fimbriae, such as Ndh, an NADH dehydrogenase (NDH-2), which accepts and transports electrons from complex I to the quinone pool between the complex II and III, and is a major factor in aerobic respiration in bacteria that governs the balance between NADH and NAD, and YqiC, a multifactorial protein and an ubiquinone biosynthesis accessory factor, have been identified as an activator of Fim fimbriae . Our hypothesis is that ETC is involved in the regulation of the fim fimbriae. Our aim was to determine whether ETC regulates the expression of the fim fimbriae directly or indirectly. To do this, we determined the role of complex I; the effect of oxidative stress; and the role of the final electron acceptor. Several mutants were created by allelic exchange and fim expression in these mutants was quantified using a reporter gene, i.e. a fusion of the fim promoter with the lacZ reporter gene. To determine the role of ETC complex I, we tested the NDH-1 and NDH-2 mutants, which appears to play an important role essential for fim regulation. To assess the effect of oxidative stress, we tested mutants of OxyR, SodB, catalase KatG and the 3 peroxidases (Tpx, AhpC and TsaA) which detoxify reactive oxygen species (ROS) produced during respiration. When both the catalase KatG and the peroxidase AhpC were mutated, the fim expression was totally turned off. The role of the final electron acceptor was evaluated by the presence or absence of oxygen, with or without addition of nitrate, suggesting an important role of YqiC for electron carrier synthesis, the generation of ATP and the maintain bacterial metabolism in the event of oxidative stress. This study made it possible to identify Ndh (NDH-2) as a potential therapeutic target since it is not found in the electron chain of the mitochondria in mammals, therefore in humans. Also, this study made it possible to target the detoxifying genes essential to fim regulation, also becoming potential therapeutics targets.

ATP synthase est une protéine essentielle associée à la membrane interne mitochondriale, qui synthétise l'ATP par couplage d’un transport de protons au travers de la membrane, en dissipant un gradient électrochimique de protons créé par la chaîne respiratoire. Cette réaction assure l’alimentation en énergie des processus biologiques cellulaires. Si la membrane mitochondriale se dépolarise, la réaction inverse d’hydrolyse d’ATP est rapidement bloquée par un inhibiteur soluble naturel de l’ATPase mitochondriale, IF1. Cette régulation efficace et réversible évite le gaspillage de l’énergie par la cellule. Chez la levure, IF1 est une petite protéine de 63 amino-acides. Elle se fixe sur l'une des trois interfaces catalytiques de l’ATP synthase et inhibe l’hydrolyse d’ATP. Bien que les structures cristallographiques des complexes F1-ATPase inhibés par IF1 aient été résolus, l'étape initiale de reconnaissance et celle du verrouillage d’IF1 restent peu claires au niveau moléculaire.Pendant ma thèse, nous nous sommes intéressés au mécanisme d’inhibition de l’ATPase par IF1. Par des analyses des structures disponibles et des alignements de séquence, nous avons sélectionné de nombreux résidus localisés dans différentes régions des sous-unités α et β de l'ATP synthase de Saccharomyces cerevisiae et susceptibles de participer au processus de fixation d'IF1. En utilisant le mutagenèse dirigée combinée à des experiences cinétiques, nous avons étudié les effects des mutations sur l’inhibition de l’ATP synthase par IF1 chez Saccharomyces cerevisiae. Dans ce travail, nous avons identifié des résidus ou motifs des sous-unités α et β de l’ATP synthase impliqués dans les étapes de reconaissance et/ou verrouillage d’IF1, ce qui nous permet de compléter les études structurales et d'esquisser un mécanisme de fixation d'IF1. / ATP synthase is an essential protein complex located in the mitochondrial inner membrane, which synthesize ATP by coupling to a rotary proton transport across the membrane at the expense of the electrochemical proton gradient created by the electron transport chain. This reaction guarantees the supply of energy to biological processes in a cell. When mitochondria get deenergized, i.e. the protomotive force across the mitochondrial inner membrane collapses, the ATP synthase switches from ATP synthesis to hydrolysis. This hydrolytic activity is then immediately prevented by a natural soluble mitochondrial ATPase inhibitor, IF1. This efficient reversible inhibition system protects cells from wasting energy. In yeast, IF1 is a small protein consisting of 63 amino acids. It binds to one of the three (αβ) catalytic interfaces of ATP synthase and thereby blocks the rotary catalysis. Although the crystal structure of the dead-end IF1 inhibited F1-ATPase complex has been resolved, IF1 initial binding and locking to ATPase still remain unclear events at the molecular level.During my thesis, we have been interested in the dynamic mechanism of ATPase inhibition by IF1. By means of analyses of published structures and protein sequence alignment, we selected numerous residues located in different regions of Saccharomyces cerevisiae ATP synthase α, β subunits, which might potentially paticipate in IF1 binding process. Using site-directed mutagenesis combined with kinetic experiments, we studied the effect of mutations of the selected candidates on the rate and extent of ATPase inhibition by IF1. In this way we identified residues or motifs in ATP synthase α, β subunits involved in IF1 recognition and/or locking steps, which allows complementing structural studies and drawing an outline of IF1 binding.