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Aurélie Gardarin

Cadmium, ATPase-P, levure : du transport à la toxicité



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Publié le 19 décembre 2007


Thèse soutenue le 19 décembre 2007 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble I - Spécialité : Chimie Biologie

Résumé :
Mes travaux de thèse ont consisté d’une part en l’étude fonctionnelle de l’ATPase-Cd2+, CadA de Listeria monocytogenes, d’autre part en la compréhension des mécanismes de toxicité et de réponse vis-à-vis du cadmium chez la levure Saccharomyces cerevisiae. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation d’un phénotype de sensibilité au cadmium associé à l’expression de CadA dans la levure Saccharomyces cerevisiae. Ce phénotype s’est révélé être d’une part, un système de criblage pertinent pour l’identification des acides aminés essentiels au fonctionnement de CadA et d’autre part, un système d’étude de la toxicité du cadmium et des moyens de réponse de la levure vis-à-vis d’une exposition au cadmium. CadA est une ATPase-P qui transporte les ions cadmium d’un côté à l’autre d’une membrane en utilisant l’hydrolyse de l’ATP comme source d’é​nergie. La mutagenèse dirigée des acides aminés transmembranaires chargés, soufrés ou polaires a permis de mettre en évidence les principaux constituants de la voie de passage des ions Cd2+ au sein de CadA. Mes travaux montrent que deux ions Cd2+ seraient transportés par molécule d’ATP hydrolysée et que les sites de transport du métal impliquent les cystéines C354, C356 et la proline P355 du motif CPC de l’hélice 6, l’acide aspartique D692 de l’hélice 8, l’acide glutamique E164 de l’hélice 4 et la méthionine M149 de l’hélice 3. L’expression de CadA dans la levure Saccharomyces cerevisiae rend cette dernière hypersensible au cadmium. En effet, alors qu’une souche sauvage est capable de croître en présence de 100µM de cadmium, la souche exprimant CadA est incapable de se développer sur un milieu contenant 1µM de cadmium. L’utilisation de ce phénotype a permis de montrer que l’entrée du cadmium se fait principalement par le transporteur de manganèse Smf1p. La sensibilité au cadmium d’une levure exprimant CadA résulte d’une accumulation de cadmium dans le réticulum endoplasmique, accumulation réalisée par l’ATPase elle-même. Dans le réticulum endoplasmique, le cadmium altère le processus de repliement, ce à quoi la levure répond en déclenchant la réponse UPR. Cette réponse est aussi observée chez une levure normale, ce qui fait du réticulum endoplasmique une des principales cibles de la toxicité du cadmium. Le déclenchement de la réponse UPR est un phénomène précoce de réponse à l’intoxication par le cadmium qui se met en place bien avant les premiers effets phénotypiques.

Jury :
Président : Pr Christophe Ferrari
 Rapporteur : Pr Nathalie Verbruggen
Rapporteur : Pr Pierre Morsomme
Examinateur : Dr Pierre Falson
Directeur de thèse : Dr Patrice Catty
Directeur de thèse : Dr Elisabeth Mintz

Mots-clés :
CadA, ATPase-P, cadmium, sites de transport membranaires, Saccharomyces cerevisiae, réponse UPR

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