les chaines bioénergétiques microbiennes (le Légo de la Bioénergétique ; première partie)

dG/dt ≤ 0 dG/dt = dH/dt – T.dS/dt ≤ 0

- + O2 donor bc acceptor dG/dt ≤ 0 dG/dt = dH/dt – T.dS/dt ≤ 0 Complex I bc oxidase + - O2 acceptor

Complex I bc oxidase

Complex I bc oxidase

bc côté “n” (procaryotes : cytoplasme) côté “p” (procaryotes : périplasme) bc Complex I oxidase

bc Complex I oxidase

NAD+ NADH O2 H2O e- bc Complex I oxidase respiration aérobie

bc bc e- respiration aérobie respiration anaérobie dénitrification NAD+ NADH O2 H2O e- bc Complex I oxidase respiration aérobie bc NO red déshydro NO3- NO2- NO N2O N2 respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

 Kelly Goldlust bc bc Complexes Rieske/cytb (R/b) respiration aérobie Complex I oxidase respiration aérobie bc NO red déshydro respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

bc bc respiration aérobie respiration anaérobie dénitrification Complex I oxidase respiration aérobie bc NO red déshydro respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

(“cytochrome oxydase”) O2-réductase (“cytochrome oxydase”) NO-réductase O2 4e- 4H+ 2 H2O 2 NO 2e- 2H+ N2O H2O

(e.g. certaines bactéries) type “cbb3” (e.g. certaines bactéries) O2-réductase (“cytochrome oxydase”) type “aa3” (e.g. mitochondries)  Marie-Camille Pizay  Melvin Renault

bc bc respiration aérobie respiration anaérobie dénitrification Complex I oxidase respiration aérobie bc NO red déshydro respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

nitrate réductase (Nar)

bc respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus NO red déshydro respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

bc formiate déshydrogenase (Fdh) respiration anaérobie E. coli NO3- formiate déshydrogenase (Fdh) NO2- respiration anaérobie E. coli formiate nitrate réductase (Nar) CO2 bc NO red déshydro respiration anaérobie dénitrification (e.g. Paracoccus denitrificans)

Nar et Fdh font partie d’une grande superfamille d’enzymes formiate déshydrogenase (Fdh) respiration anaérobie E. coli nitrate réductase (Nar) Nar et Fdh font partie d’une grande superfamille d’enzymes plus de détails au 3e topo (Barbara Schoepp-Cothenet)

donor + - O2 acceptor

+ -

+ -

bc bc oxydation aérobie du Fe2+ (Acidithiobacillus) oxydation aérobie oxidase oxydation aérobie du Fe2+ (Acidithiobacillus) O2 H2O Fe2+ Fe3+ oxidase oxydation aérobie de l’arsénite (Wolinella) O2 H2O bc As3+ As5+ Knallgas (Ralstonia, Aquifex) bc oxidase H2O O2 H2 2H+ réduction du soufre par H2 (Wolinella, Thermus) H2S Poly-S H2 2H+

Evolution is a tinkerer

??? toute vie dépend de tensions électrochimiques dG/dt ≤ 0 dG/dt = dH/dt – T.dS/dt ≤ 0 toute vie dépend de tensions électrochimiques ???

PSI PSII b6f bc e- “shéma en Z” e- photosynthèse oxygenique NAD(P)+ NAD(P)H H2O O2 PSI PSII b6f photosynthèse oxygenique “shéma en Z” bc oxidase Complex I respiration aérobie NAD+ NADH O2 H2O e-

PSI PSII b6f RCI R/b RCII e- photosynthèse oxygenique photosynthèse NAD(P)+ NAD(P)H H2O O2 PSI PSII b6f photosynthèse oxygenique R/b photosynthèse anoxygenique (e.g. Chlorobium) RCI NAD(P)+ NAD(P)H H2S, thiosulphate, etc. (e.g. Rhodobacter) RCII composés organiques ou soufrés

 Béatrice Brice  Corentin Baussier

bricolage de chaînes à partir d’un nombre restraint d’enzymes de base euh … + -

 voir l’intervention de Simon Duval 2 interpretations : 1. différentes car très ancestrales (proches de l’émergence de la vie) 2. différentes car adaptations aux conditions extrêmes de pénurie d’énergie (les systèmes “classiques” ne pouvaient plus faire l’affaire ; innovations de novo de nouveaux types d’enzymes)  voir l’intervention de Simon Duval et le topo de Sarah Djermoun