Structure and function of Bacillus subtilis spore glycans

Les spores de Bacillus subtilis persistent à la surface des équipements de transformation des industries agro-alimentaires, contribuant à la contamination des produits finis et à des pertes alimentaires. Leur couche externe, le crust, influence l'adhésion des spores, notamment grâce à ses glycanes, dont la structure reste inconnue. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de purifier les glycanes du crust afin d'analyser leur structure, leur voie de biosynthèse, leur localisation et leurs interactions potentielles.Nous avons d'abord réalisé une extraction de Folch à partir du crust et une purification par chromatographie d'affinité sur C18, ce qui nous a permis d'identifier un nouvel homopolymère de 6-deoxyglucoses que nous avons appelé quinovosane. La méthodologie d'extraction nous permet d'affirmer qu'il est libre dans le crust. La structure primaire a été élucidée par RMN, elle est constituée d'une unité répétitive de neuf résidus de quinovosyls donc 1/3 sont des α et 2/3 sont des β. Nous avons montré que la biosynthèse du quinovosan est dépendante des gènes yfnHGFED. Il s'agit de la première identification et description de cet homopolymère dans la littérature. Bien que son rôle dans l'adhésion soit limité, le quinovosane participe à l'architecture du crust et pourrait interagir avec la glycoprotéine CgeA de manière non-covalente. Nous avons ensuite caractérisé le glycane associé à CgeA. Nous avons montré que le glycane lié à CgeA en position T112 est un glycane riche en rhamnose. Pour purifier des fragments de ce glycane, nous avons réalisé une hydrolyse acide du crust et purifié des fractions enrichies en Rha par chromatographie d'exclusion stérique. L'analyse de ces fractions par RMN, nous a permis d'identifier un disaccharide : Pse5N7Am-β-(2,2)-D-Rha-α. Par spectrométrie de masse MALDI, un oligosaccharide avec un core de deoxyhexose a été observé. La structure complète du glycane reste toutefois à élucider. Ce glycane confère hydrophilie et charge négative aux spores, contribuant directement à leurs propriétés d'adhésion. Parallèlement, nous avons mis en évidence la présence, dans le crust, de molécules non glycaniques telles que l'isosérine β-lactame, l'acide dipicolinique et le glycérol. Il conviendra d'établir leur rôle biologique et leur fonction dans l'organisation du crust.L'ensemble de ces travaux a permis d'améliorer notre connaissance sur la structure et les voies de biosynthèse des deux glycanes majeurs du crust. Ainsi, ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la structure des molécules du crust et notamment sur les interactions moléculaires qui régissent son organisation et l'adhésion des spores aux surfaces.