Résumé:
« Le peptidoglycane (PG) est un biopolymère complexe constitué de chaînes polysaccharidiques reliées entre elles par des segments peptidiques. Les chaînes de glycanes sont formées par la répétition de dimères de N-acétyl-D-glucosamine (GlcNAc) et d’acide N-acétyl-D-muramique (MurNAc) liés par des liaisons β(1→4). Absent chez les mammifères, le PG est un composant essentiel de la paroi bactérienne. Il forme un réseau tridimensionnel robuste entourant la cellule et assurant une protection mécanique nécessaire à son intégrité. Tout défaut dans l’assemblage de cette paroi est dommageable, voire fatal pour la bactérie. Ainsi, la majorité des antibiotiques utilisés chez l’Homme ciblent spécifiquement les enzymes de biosynthèse du PG afin de bloquer la croissance bactérienne. Néanmoins, l’utilisation excessive d’antibiotiques est à l’origine de l’apparition et de la propagation de bactéries résistantes. Faute de découverte de nouvelles molécules depuis plusieurs décennies, l’antibiorésistance est devenue un problème de santé majeur qui pourrait causer plus de 10 millions de décès par an en 2050, devenant ainsi une menace plus grande que le cancer. Les mécanismes d’antibiorésistance sont souvent associés à des mutations d’enzymes impliquées dans la biosynthèse du PG. Afin de mieux comprendre comment les bactéries échappent à l’action des antibiotiques et de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques, l’étude des enzymes impliquées dans le métabolisme du PG et plus particulièrement dans l’antibiorésistance est donc nécessaire. L’accès à des substrats et à des sondes moléculaires parfaitement définis est un enjeu de recherche majeur. La synthèse d’oligomères du PG reste cependant extrêmement difficile et à ce jour seules quelques équipes à travers le monde ont réalisé des synthèses chimiques multi-étapes particulièrement complexes.
L’objectif de cette thèse a été de développer de nouveaux outils permettant la synthèse d’oligomères du peptidoglycane de taille et de structure parfaitement contrôlées par des approches chimio-enzymatiques et microbiologiques. Pour cela, nous avons d’abord transformé le lysozyme du blanc d’œuf de poule, une glycoside hydrolase qui hydrolyse naturellement le peptidoglycane, en glycosynthase. Cette nouvelle enzyme a été conçue afin de réaliser l’oligomérisation du motif de répétition disaccharidique du PG. En parallèle, deux nouvelles voies d’accès complémentaires au précurseur GlcNAc-MurNAc ont été mises au point. La première est une approche chimique basée sur la modification régiosélective du chitinbiose. La seconde repose sur l’ingénierie métabolique de la voie de recyclage du peptidoglycane chez Escherichia coli afin de produire le disaccharide in vivo. Finalement, l’utilisation de la glycosynthase et de ce précurseur a permis de synthétiser efficacement et rapidement les oligomères du PG jusqu’à l’octamère avec un parfait contrôle de leur taille. Ces molécules sont actuellement engagées dans des études structurales et fonctionnelles des enzymes impliquées dans le métabolisme de la paroi bactérienne.
Mots clés : oligomères du peptidoglycane, glycosynthase, ingénierie métabolique, synthèse chimio-enzymatique, antibiorésistance »
