Kyo COPPIETERS ' T WALLANT - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Insight into the Dynamic Mechanisms of Multidrug Transport within the Major Facilitator Superfamily "
Résumé:
La résistance aux antibiotiques représente une menace croissante pour la santé publique, les transporteurs d’efflux multidrogues jouant un rôle central dans la survie bactérienne face aux traitements antimicrobiens. Cette thèse étudie les dynamiques conformationnelles et les mécanismes de transport de plusieurs membres clés de la superfamille MFS (Major Facilitator Superfamily) : le transporteur modèle LmrP, les transporteurs cliniquement pertinents NorA et QacA de Staphylococcus aureus, ainsi que le sugar porter XylE utilisé comme référence comparative.
Grâce à une approche combinant spectrométrie de masse par échange hydrogène/deutérium (HDX-MS) et nano-dénaturation par fluorescence différentielle (nanoDSF), associée à des mutations ciblées, nous avons caractérisé les dynamiques locales et globales de ces transporteurs dans diverses conditions. Nos résultats révèlent une flexibilité intrinsèque inattendue de plusieurs hélices transmembranaires (TMH), notamment celles impliquées dans la reconnaissance des substrats et le couplage au proton.
Pour LmrP, nous montrons que la fixation du substrat induit une rigidification de certaines hélices, soutenant un modèle de transport dans lequel les transitions conformationnelles sont étroitement couplées aux événements de protonation. Des mutants mimant des états protonés (par ex. E327Q) ont permis de mieux comprendre l’impact de ces changements dynamiques sur la progression entre les états inward-occluded et outward-open.
L’analyse comparative de NorA et QacA met en évidence une diversité mécanistique importante : NorA est stabilisé par la fixation du substrat, adoptant un état outward-open plus rigide, tandis que QacA montre une flexibilité accrue et une stabilité thermique réduite, ce qui soutient l’hypothèse d’un état de transition compétent.
Nous avons également observé que différents substrats (ex. clindamycine ou vérapamil) induisent des réponses dynamiques spécifiques au sein d’un même transporteur, suggérant l’existence de voies conformationnelles dépendantes du substrat.
Cette thèse met en lumière le rôle essentiel de la plasticité conformationnelle dans le transport multidrogue et révèle comment cette flexibilité permet la polyspecificité. Elle propose un modèle de transport actualisé pour LmrP, apporte des connaissances structure-fonction importantes sur les transporteurs de la superfamille MFS, et ouvre des perspectives pour le développement d’inhibiteurs d’efflux et une classification fonctionnelle fondée sur la dynamique.