Identification et caractérisation de nouveaux facteurs pour l’adaptation gastrique chez Helicobacter pylori

Chalbi, Mariem (2023). Identification et caractérisation de nouveaux facteurs pour l’adaptation gastrique chez Helicobacter pylori Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences biologiques, 173 p.

PDF - Version publiée Document sous embargo jusqu'à 5 janvier 2026. Télécharger (49MB)

Résumé

L’objectif de cette étude est d’identifier et de caractériser de nouveaux facteurs d’adaptation gastrique chez Helicobacter pylori (H. pylori), une bactérie pathogène associée à des maladies gastriques graves telles que la gastrite, les ulcères et le cancer. Pour ce faire, nous avons analysé l’arbre phylogénétique des Helicobacter, ce qui nous a permis d’identifier les gènes spécifiques aux Helicobacter gastriques ainsi que ceux uniques à H. pylori. Parmi les gènes non caractérisés issus de cette analyse, mon attention s’est portée sur hp0953, spécifique à H. pylori, et hp0304, présente chez les Helicobacter gastriques. Ces deux protéines pourraient jouer un rôle essentiel dans l’adaptation de la bactérie à l’environnement gastrique de l’hôte. Mon objectif principal a été de prédire leurs fonctions en utilisant l’homologie structurale. Pour ce faire, j’ai procédé à la purification et à la cristallisation de ces protéines en testant diverses conditions expérimentales. J’ai résolu leur structure tridimensionnelle et comparé ces structures avec la base de données PDB. Ces comparaisons ont révélé que HP0953 et HP0304 possèdent des homologues structuraux : respectivement la protéine inductrice de TNF-α (Tipα) et l’alginate lyase. Ces similitudes suggèrent des fonctions analogues. L’alginate lyase est une enzyme dégradant les polysaccharides d’alginate. Ainsi, il est plausible que la protéine HP0304 soit produite par H. pylori pour dégrader l’alginate environnant et en obtenir des nutriments. Quant à la protéine HP0953, elle adopte une structure d’homodimère stabilisée par des interactions de type « leucine zipper ». Son homologue, Tipα, est une protéine sécrétée par H. pylori qui joue un rôle de carcinogène. Tipα s’internalise au niveau des cellules gastriques via la nucléoline, en induisant l’inflammation par la sécrétion de TNF-α et d’IL-8. Pour valider le modèle fonctionnel prédit pour HP0953, j’ai étudié son interaction et son internalisation par les cellules hôtes. J’ai ainsi confirmé sa capacité à interagir avec les cellules gastriques humaines (AGS) ainsi que les cellules immunitaires (THP-1). Afin d’évaluer l’importance de la dimérisation dans la fonction de HP0953, j’ai créé un mutant monomérique. Ce mutant présente une interaction plus intense avec les cellules par rapport à sa forme native. De plus, en utilisant la microscopie confocale, j’ai pu confirmer l’internalisation de la protéine HP0953 dans sa forme native et mutante dans les cellules AGS. Finalement, j’ai montré que HP0953 est capable d’induire la TNF-α et l’IL-8 chez les cellules AGS. Le mutant monomérique est également capable d’induire la TNF-α chez les monocytes THP-1, ainsi que l’IL-8 dans les macrophages THP-1.

The objective of this study is to identify and characterize new gastric adaptation factors in Helicobacter pylori (H. pylori), a pathogenic bacterium associated with severe gastric diseases such as gastritis, ulcers, and cancer. To achieve this, we conducted an in-depth analysis of the Helicobacter phylogenetic tree, allowing us to identify genes specific to gastric Helicobacter and those unique to H. pylori. Among the uncharacterized genes from this analysis, my focus was on hp0953, specific to H. pylori, and hp0304, present in gastric Helicobacter. These two proteins could play a crucial role in the bacterium’s adaptation to the host’s gastric environment. My main objective was to predict their functions using structural homology. To do this, I proceeded with the purification and crystallization of these proteins, testing various experimental conditions. I resolved their three-dimensional structure and compared these structures with the PDB database. These comparisons revealed that HP0953 and HP0304 have structural homologs: specifically, TNF-alpha inducing protein (Tipα) and alginate lyase. These similarities suggest analogous functions. Alginate lyase is an enzyme that degrades alginate polysaccharides. Thus, it is plausible that H. pylori produces HP0304 to degrade the surrounding alginate and obtain nutrients. As for HP0953, it adopts a homodimer structure stabilized by leucine zipper type interactions. Its homolog, Tipα, is a protein secreted by H. pylori that acts as a carcinogen. Tipα is internalized into gastric cells via nucleolin, inducing inflammation by triggering the secretion of TNF-α and IL-8, as well as epithelial mesenchymal transition. To validate the predicted functional model for HP0953, I studied its interaction and internalization by host cells. I confirmed its ability to interact with human gastric cells (AGS) as well as immune cells (THP-1). To assess the importance of dimerization in HP0953 function, I created a monomeric mutant. This mutant showed a more intense interaction with cells compared to its native form. Moreover, using confocal microscopy, I confirmed the internalization of HP0953 protein in both its native and mutant forms in AGS cells. Finally, I demonstrated that HP0953 is capable of inducing TNF- α and IL-8 in AGS cells. The monomeric mutant can also induce TNF-α in THP-1 monocytes and IL-8 in THP-1 macrophages.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Clamettes, Charles
Mots-clés libres:	Helicobacter pylori; Adaptation gastrique; HP0953; HP0304; Homologie structurale; Cristallisation; Inflammation; Interaction cellulaire; Carcinogénèse; Gastric adaptation; Structural homology; Crystallization; Inflammation; Cellular interaction; Carcinogenesis
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	09 juill. 2024 15:33
Dernière modification:	09 juill. 2024 15:33
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15795

Gestion Actions (Identification requise)

Modifier la notice