Le soufre est utilisé à des fins bioénergétiques par des micro-organismes tels que la bactérie hyperthermophile Aquifex aeolicus qui nécessite pour sa croissance de l'oxygène, de l'hydrogène et un composé soufré indispensable. Une soufre réductase réduisant des chaînes de soufre, une Sulfure Quinone Oxydoréductase (SQR) oxydant l'H2S et une Soufre Oxygénase Réductase (SOR) oxydant et réduisant simultanément des chaînes de soufre ont été caractérisées chez cette bactérie. L'organisation de certaines de ces enzymes dans des supercomplexes membranaires a également été démontrée.Nous avons montré qu'Aq_477, précédemment caractérisée comme une soufre transférase de la famille des rhodanèses, est capable (i) de « charger » des chaînes de soufre ; (ii) d'interagir avec deux partenaires (la soufre réductase et la SOR) ; (iii) de leur présenter ce substrat. Ceci conduit à une optimisation du métabolisme. Nous avons ainsi démontré l'implication directe d'Aq_477, rebaptisée SbdP pour Sulfur -binding -donating Protein, dans le métabolisme énergétique du soufre de la bactérie. Une analyse poussée du génome nous a permis de construire un nouveau modèle suggérant notamment un recyclage des composés soufrés entre différents systèmes enzymatiques. La recherche de l'existence d'un niveau d'organisation des complexes respiratoires supérieur aux supercomplexes chez Aquifex aeolicus nous a conduits à développer de nouvelles méthodes d'étude permettant de proposer plusieurs pistes de recherche. Enfin, nous avons montré l'existence d'un nanocompartiment protéique constitué de l'encapsuline Aq_1760, dans lequel vient s'ancrer la ferritine atypique à domaines en tandem Aq_331. / Sulfur can be used in energy metabolism by microorganisms as electron donor and acceptor. The hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus, which need oxygen, hydrogen and an essential sulfur compound for its growth presents sulfur reduction and oxidation pathways linked to the energy synthesis. A sulfur reductase (reduction of sulfur chains), a Sulfide Quinone Oxidoreductase (SQR, oxidation of H2S) and a Sulfur Oxygenase Reductase (SOR, simultaneous oxidation and reduction of sulfur chains) have been characterized in this bacterium. It has also been shown that some of these enzymes are organized in membrane-bound supercomplexes.We have demonstrated that Aq_477, previously characterized as a sulfurtransferase belonging to the rhodanese superfamily, can load long sulfur chains and acts as a sulfur donor for its partners (sulfur reductase and SOR) which use these sulfur chains as substrate, thus optimizing the metabolism. These results show that Aq_477, renamed SbdP for Sulfur -binding -donating Protein, is involved in the sulfur energy metabolism of Aquifex aeolicus. The identification in the genome of some new proteins potentially involved in this metabolism permitted us to propose a new model which suggests a recycling of sulfur compounds between different enzymatic systems. We also looked for an organization level of respiratory complexes higher than supercomplexes, which led us to develop new study methods and propose several research trails. Finally, we have shown the existence of protein nanocompartment constituted by the encapsulin Aq_1760, in which the atypical tandem-domain ferritin Aq_331 is anchored.

Les protéines à centre Fe-S sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires. In vivo, la formation des centres Fe-S est réalisée par des machineries multi-protéiques dont ISC et SUF, conservées chez les eucaryotes et les procaryotes. D’autres composants participent à la formation des centres Fe-S chez les eucaryotes, comme la frataxine (FXN). La FXN est une protéine présente chez l’homme, les plantes, la levure ou encore les bactéries à Gram négatif. Chez les eucaryotes, l’absence de FXN conduit à des phénotypes drastiques comme une accumulation de fer dans la mitochondrie, une diminution drastique de l’activité d’enzymes à centre Fe-S ou encore des dommages oxydatifs. Chez l’homme, un déficit en FXN est responsable d’une maladie neurodégénérative, l’ataxie de Friedreich. A la différence des eucaryotes, chez les procaryotes comme Escherichia coli, l’absence de CyaY, homologue bactérien de la FXN, ne conduit à aucun des phénotypes évoqués ci-dessus.Durant ma thèse, je me suis intéressée au rôle de CyaY chez E. coli. J’ai montré que, in vivo, CyaY favorise la formation des centres Fe-S via la machinerie ISC. Un lien génétique entre CyaY et IscX a également pu être établi, montrant que ces deux protéines participent à la formation des centres Fe-S in vivo. Je me suis ensuite intéressée aux bases moléculaires pouvant expliquer la différence entre les phénotypes liés à l’absence de FXN chez les eucaryotes et les procaryotes. J’ai montré que le résidu 108 de IscU joue un rôle clé pour la dépendance de CyaY. Enfin, pour mieux comprendre le rôle de CyaY chez E. coli, j’ai réalisé une approche globale en caractérisant le transcriptome du mutant ∆cyaY. / Fe-S cluster containing proteins are involved in many cellular processes such as respiration, DNA repair or gene regulation. In vivo, Fe-S cluster biogenesis is catalysed by specific protein machineries, ISC and SUF, conserved in both eukaryotes and prokaryotes. Frataxin (FXN) is a small protein found in humans, plants, yeast and Gram negative bacteria. In eukaryotes, a defect in FXN leads to drastic phenotypes such as mitochondrial iron accumulation, drastic decrease of Fe-S cluster protein activity, sensitivity to oxidants. In humans, FXN deficiency is responsible for the neurodegenerative disease, Friedreich’s ataxia. In prokaryotes like E. coli, a defect in CyaY, the bacterial FXN homolog, does not lead to significant phenotypes compared to the wild-type strain. During my thesis, I investigated the role of the bacterial FXN CyaY in E. coli. I showed that, in vivo, CyaY assisted the ISC-catalyzed Fe-S cluster biogenesis. A genetic link was also observed between cyaY and iscX, demonstrating that these proteins participate in Fe-S cluster biogenesis. In a second part, I investigated the differences between the impact of the eukaryotic versus prokaryotic FXN. I showed that the IscU 108th residue is crucial for the CyaY-dependency. Finally, I used a transcriptomic approach to test whether CyaY has a global role in E. coli.