Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Transporteurs d'ions“

Streptococcus pneumoniae est capable de transformer naturellement. Pour transformer les bacteries doivent etre dans un etat physiologique particulier appele competence. La competence est une forme de differenciation cellulaire reversible qui apparait au cours de la phase exponentielle de croissance. Son developpement s'accompagne d'un changement global du metabolisme cellulaire, et s'effectue de maniere synchrone pour l'ensemble des cellules d'une culture. Il est induit par l'accumulation extracellulaire d'une pheromone, le csp (competence stimulting peptide). Il est egalement module par des changements d'environnement tels que des modifications de concentration de certains ions, de temperature ou de ph. Afin d'identifier des genes impliques dans le phenomene de transformation, une mutagenese a ete realisee par insertion dans le chromosome d'un gene de resistance a l'erythromycine. Elle a permis de generer un mutant presentant une deficience pour un test de transformation en milieu gelose. L'analyse de la region mutee a revele une organisation typique des operons codant pour des transporteurs de type abc (atp-binding-cassette). Ce locus, appele adc (adhesine competence), presente des homologies avec des operons codant pour des adhesines de streptocoques. Un des genes du locus adc, le gene adca, coderait pour une lipoproteine adca comportant un site de fixation potentiel des metaux. Adca, avec quatorze autres lipoproteines, dont les adhesines homologues, pourraient constituer une nouvelle famille de proteines extracytoplasmiques affines du substrat, la famille 9, specifique du transport des metaux. L'analyse de la croissance d'un mutant adc en milieu synthetique gelose a revele la necessite de zinc pour une croissance optimale des cellules mutees. L'addition de zinc ameliore le taux de croissance et la transformabilite du mutant adc dans le milieu liquide c. Le zinc, dont l'exigence pour la transformation de s. Pneumoniae etait jusqu'alors inconnue, est requis immediatement apres le contact des cellules avec le csp.

La construction et le maintien des récifs coralliens dépendent essentiellement de la calcification des coraux, organismes qui produisent un squelette rigide fait de CaCO3, sous la forme cristalline d'aragonite. La plupart de ces coraux vivent en symbiose avec des dinoflagellés photosynthétiques de la famille des Symbiodiniaceae, qui fournissent de l'énergie et des nutriments à l'hôte corallien. Compte tenu de l'importance écologique des coraux constructeurs de récifs, de nombreux progrès ont été réalisés dans l'identification des mécanismes à la base de la calcification des coraux. Néanmoins, il existe encore des lacunes importantes dans la compréhension de ce processus, dont la caractérisation des transporteurs d'ions, utilisés par les cellules calcifiantes pour promouvoir la calcification. Pour contribuer à ce manque de connaissances, des approches ciblées et générales, couplées à des outils moléculaires et bioinformatiques, ont été utilisées tout au long de cette thèse. En utilisant l'approche ciblée, j'ai recherché, dans le génome et le transcriptome du corail symbiotique Stylophora pistillata, des protéines de transport d'ions, précédemment rapportées comme étant impliquées dans la calcification d'autres espèces calcifiantes. En utilisant une approche générale, j'ai étendu la recherche de gènes candidats chez le corail non symbiotique Tubastraea spp. Les deux approches ont contribué à une meilleure compréhension des mécanismes de transport d'ions utilisés par les cellules calcifiantes du corail pour favoriser la calcification dans ce groupe d'animaux marins écologiquement important
The construction and maintenance of coral reefs primarily depends on the calcification of corals, which produce a rigid skeleton made of CaCO3 in the crystalline form of aragonite. Most reef-building corals live in symbiosis with photosynthetic dinoflagellates of the Symbiodiniaceae family, which provide the coral host with energy and nutrients. Given their ecological importance, much progress has been made in identifying key elements of the mechanisms underlying coral calcification. Nevertheless, there are still significant gaps in our understanding. Foremost is the characterization of ion transporters, used by the coral calcifying cells to promote calcification. To contribute to this lack of knowledge, targeted and broad approaches, coupled with molecular and bioinformatics tools, have been used throughout this thesis. Using the targeted approach, ion transporter proteins, previously reported to be involved in calcification of other calcifying species, have been identified for the first time in the genome and transcriptome of the symbiotic coral Stylophora pistillata. Whereas, using a broad approach, novel candidate genes for roles in calcification have been identified in the non-symbiotic coral Tubastraea spp. Overall, both approaches contributed to a better understanding of the ion transporting mechanisms used by the coral calcifying cells to promote calcification in this ecologically important group of marine animals

L'extraction d'un constituant d'un mélange gazeux peut être réalisée par couplage des phénomènes de diffusion et réaction à travers une membrane. Ce mode de transport a été appliqué à des membranes échangeuses d'ions dont les contre-ions, appelés transporteurs, réagissent réversiblement avec le substrat pour former un ou des complexes. Cette étude théorique a été appliquée au transport facilité du dioxyde de carbone par les ions éthylènediamines à travers différentes membranes échangeuses de cations (permion et nafion)

Par couplage diffusion-réaction, le transport d'un substrat non ionique à travers une membrane échangeuse d'ions, peut être facilité en choisissant un contre-ion apte à réagir réversiblement avec le substrat. Dans ce travail, nous avons réalisé le transport facilité à travers une membrane échangeuse d'anions. L'ion borate était utilisé comme transporteur et sa teneur dans la membrane était fixée par l'activité de l'acide borique. Nous avons mené simultanément la modélisation et l'expérimentation du transport. Par des études d'équilibre et de conductivité, nous avons déterminé les paramètres physicochimiques, tels que le coefficient de stabilité du complexe glucose-borate et le coefficient de diffusion des différentes espèces présentes. Nous avons, de plus, mis en évidence en présence de glucose, deux aspects originaux: la variation de l'accessibilité des sites membranaires et la variation de leurs interactions avec certains contre-ions. Dans la majorité des cas, nous avons choisi une activité d'acide borique relativement faible afin que les polyborates soient minoritaires devant les autres contre-ions. Dans une première série de mesures, nous avons réalisé le transport facilité du glucose en fonction de son activité, en maintenant constante celle de l'acide borique. Dans une seconde série, le transport a été réalisé en fonction de l'activité du transporteur. A partir des paramètres préalablement déterminés, nous avons élaboré un modèle théorique qui permet de comparer les valeurs théoriques et expérimentales des flux du glucose. Nous parvenons à un bon accord lorsque le transport a été réalisé en imposant pour l'acide borique une activité pour laquelle les paramètres du modèle ont été caractérisés

Le transporteur de Na+/ acide monocarboxylique sensible à l’ibuprofène (SMCT1) est exprimé dans la membrane apicale de plusieurs épithélia. Son rôle physiologique dans la glande thyroïde reste cependant obscur mais on présume qu’il pourrait agir comme un transporteur apical d’iode nécessaire pour la synthèse des hormones thyroïdiennes. Récemment, on a montré que SMCT1 possède un courant de fuite anionique sensible à [Na+]e qui permettrait de transporter l’iode de façon électrogénique. Cependant, un efflux d’iode sensible à l’ibuprofène, mais indépendant de la [Na+]e a été aussi observé sur des cultures primaires des thyrocytes porcins, suggérant un autre mécanisme de transport d’iode par SMCT1. Ce travail vise à comprendre les caractéristiques de ce genre de transport en utilisant comme modèle d’expression les ovocytes de Xenopus laevis. Les résultats obtenus des essais de captation d’iode radioactif montrent que SMCT1 présente un transport d’iode sensible à l’ibuprofène de l’ordre de 30nmol/ovocyte/h. Si ce transport est non saturable en iode (0-100 mM), il nécessite du Na+ dans la solution externe. En effet, le remplacement du Na+ extracellulaire par le NMDG inhibe complètement le transport. En outre, on s’est intéressé à exclure la possibilité de différents artefacts. En ayant trouvé que la grande majorité de l’iode radioactif se trouve dans la partie soluble de l’ovocyte, on exclut une liaison non spécifique de l’iode à la membrane cellulaire. Cependant, une bonne proportion de l’iode transporté pourrait être liée à des protéines à l’intérieur de l`ovocyte. En effet, on observe une réduction du transport d’iode dans les ovocytes exprimant SMCT1 de 81,6 ± 2 % en présence de 2 % BSA dans la solution extracellulaire. Également, on écarte la possibilité que le transport d’iode soit le résultat de la surexpression de protéines de transport endogènes dont les canaux chlore. Le transport d’iode semble spécifique à l’expression de SMCT1 et de manière intéressante à l’expression d’un autre transporteur de monocarboxylates, MCT1. L’analyse de l’ensemble des essais, y compris le fait que l’amplitude du transport observé est 20 fois plus grande que celle du courant de fuite nous mène à proposer que SMCT1 puisse transporter l’iode de façon électroneutre. Cependant, le mécanisme par lequel ceci est accompli n’est pas évident à identifier. L’utilisation d’un autre modèle cellulaire serait surement utile pour répondre à cette question.
Ibuprofen sensitive, Sodium Monocarboxylate Transporter (SMCT1) is expressed in the apical membrane of diverse epithelia. Its physiological role in the thyroid remains however unknown, but it has been proposed that SMCT1 could act as an apical iodide transporter required for the main function of the gland: the thyroid hormone synthesis. We previously reported that SMCT1 exhibit a [Na+]e sensible anionic leak current that could account for the electrogenic transport of iodide. However, an iodine efflux sensitive to ibuprofen but independent of [Na+]e, was also observed in primary cultures of porcine thyrocytes, suggesting another mechanism of iodine transport mediated by SMCT1. This work aims to understand the characteristics of this type of transport using Xenopus laevis oocytes as an SMCT1 expression system. By realising 125I uptakes, we found that SMCT1 transports iodide in an ibuprofen sensitive manner (30nmol/oocyte/h). While nonsaturable uptake iodide kinetics were observed, SMCT1 iodide transport was Na+ dependent as shown by the transport reduction when the [Na+]e is replaced by NMDG. The possibility of artifacts, such as non specific binding and the overexpression of endogenous proteins, was analysed. By observing that the vast majority of the radioactive iodide is found in the soluble portion of the oocyte, we excluded non-specific binding of iodide to the cell membrane. However, it is believed that most of the iodide entering the cell is not free and must be bound to some intracellular proteins. Indeed, there is a significant reduction of SMCT1-mediated iodide transport when 2% BSA is present at the extracellular solution. Furthermore, the lack of iodide transport when overexpressing other proteins than SMCT1, precludes the possibility of an overexpression of endogenous transport proteins like chloride channels for example. In fact, the transport of iodide appears to be specific to the expression of SMCT1 and interestingly of another monocarboxylate transporter MCT1. The analysis of all trials, including the fact that the amplitude of the observed transport is 20 times larger than the leak current lead us to propose that SMCT1 can carry iodide in an electroneutral manner. However, the mechanism by which this is accomplished is not easy to identify and future experiments will be necessary to determine whether this transport is observed in other SMCT1 expression systems.