Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Pour le maintien d'une espèce, il est primordial que celle-ci soit capable, à partir des
nutriments présents dans le milieu environnant, d'effecmer la biosynthèse du matériel ceUiilaire
nécessaire à sa survie. Les micro-organismes par exemple, synthétisent les produits organiques
dont ils ont besoin, en uulisant divers processus métaboliques afin de trouver des sources
d'énergie alternatives. Cette diversité est observée chez les baaéries photosynthétiques, qui sont
capables de convertir la lumière en énergie chimique, favorisant ainsi le processus de fixation de
l'azote. Ce processus, qui pennet la biosynthèse de l'azote, est essentiel car l'azote diatomique
limite encore la production agricole. C'est pourquoi il est important de trouver différentes
méthodes permettant d'améliorer le processus de fixation de l'azote.
Afin de perfectionner ce mécanisme biologique, il est nécessaire d'étudier au préalable
les facteurs qui limitent et régulent l'activité de la nitrogénase (N2ase), qui est l'enzyme-clé du
processus de fixation de l'azote. La N2ase est une métalloenzyme sensible à l'oxygène et
constituée de deux composantes qui ont besoin de MgATP2 et nécessite un transporteur
d'électrons à bas potentiel rédox. Le transport d'électrons vers la N2ase a été fermement établi
chez Klebsiella pneumoniae et chez cette bactérie, le transporteur est une flavodoxine spécifique,
NifF. Le mécanisme met en jeu la NifF et une pyruvate flavodoxine oxydoréductase (NifJ), qui
résulte en une décarboxylation du pyruvate en CoA + COz (par NifJ) couplée à une réaction de
reduction de la NifF. Cependant, ce transport d'électrons ne se résume pas seulement au système
NifF/NifJ. En effet, ce système n'est pas utilisé chez tous les diazotrophes. Par exemple, chez
Clostridium pasteurianum, le transport d'électrons implique une ferrédoxme. De plus, certains
micro-organismes peuvent avoir plusieurs types de ferrédoxines ou des ferrédoxines et une
flavodoxine ou encore plusieurs tonnes de flavodoxines. Un exemple est donné par Rhodobacter
capsulatus qui possède de nombreux transporteurs d'électrons à bas potentiel rédox, mais dont
seulement une de type ferrédoxine, est capable d'acheminer des électrons vers la N2ase in vivo.
Le sujet de cette thèse de doctorat est l'identification d'une flavodoxine comme étant
un nouveau transporteur d'électrons à bas potentiel rédox, in vivo pour la N2ase chez Rhadsbacter
capsalatus. Une combinaison d'approches génétiques, biochimiques, physiologiques et d'études de
cinétique de type « stopped-flow », a permis de caractériser ce transporteur. Les études
biochimiques ont identifié celui-ci comme étant une flavodoxine (NifF) à longue chaîne
hautement homologue à des flavodoxines nif-spécifiques. L'observation de la complémentation d'un mutant nifF de Klebsiella pneumoniae et l'obtention de la séquence nucléotidique de ce dernier
ont mis en évidence la présence d'un promoteur de type spécifique. Les études sur la
régulation transcriptionnelle de nifF ont confirmé son implication en tant que transporteur
d'électrons dans le processus de fixation de l'azote. Par contre, il a été démontré que la
transcription du gène de nifF chez Rhodobacter capsalatus est régulée à la fois par le taux
intracellulaire d'azote ammoniacal et de fer, contrairement à la transcription de nifF chez Klebsiella
pneumoniae. De plus, la ferrédoxine (Fdl) semble jouer un rôle dans la régulation
transcriptionnelle de nifF, mais le mécanisme d'action reste encore à déterminer. Enfin, les
études de cinétiques de type « stopped-flow » permettent d'affirmer que NifF peut remplacer
Fdl (le transporteur d'électrons pour la N2ase chez Rhodobacter capsalatus in vivo) comme
transporteur d'électrons vers la N2ase. En effet, NifF présente non seulement une interaction
spécifique avec la FeP, mais cette interaction est plus forte que celle entre FdJ et FeP. Donc,
même si NifF est présente en quantité intracelullaire plus faible que Fdl, elle contribue de façon
importante au taux de fixation de l'azote de par sa grande réactivité avec la FeP.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/33245 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Gennaro, Giuseppa |
| Contributors | Hallenbeck, Patrick |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
Page generated in 0.0017 seconds