par Troch, Chloé 
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur André, Bruno
Publication Non publié, 2026-10-07
Président du jury Vanhamme, Luc
Promoteur André, Bruno
Publication Non publié, 2026-10-07
Thèse de doctorat
| Résumé : | The biochemical and molecular mechanisms involved in maintenance of redox homeostasis are essential for protecting cells from the damaging effects of reactive oxygen species. Although those active in the cytosol and mitochondria are well characterized, how redox homeostasis is established and maintained within the lysosome remains poorly understood. The same knowledge gap applies to the yeast vacuole and the plant tonoplast, the functional counterparts of the lysosome. Here, we investigated the mechanisms that regulate vacuolar redox homeostasis in yeast Saccharomyces cerevisiae, focusing on the influence of iron, sulfur-containing metabolites, autophagy and vacuolar membrane transport. Using complementary fluorescent probes to monitor vacuolar redox balance, labile Fe²⁺ and lipid peroxidation, we show that the transition from fermentative to respiratory growth is accompanied by extensive vacuolar redox remodeling. This transition involves a transient reductive phase followed by an iron-associated oxidative shift, characterized by increased intravacuolar Fe²⁺ and lipid peroxidation susceptibility at the vacuolar membrane. We further identify, in isolated vacuoles, glutathione, cysteine and - for the first time - their hydropersulfide derivatives, revealing a previously unrecognized pool of reactive sulfur species within the vacuolar lumen. Our findings suggest a first model of vacuolar redox homeostasis, inspired by the study of Barayeu et al. (2023), that involves an interconnected thiol–persulfide redox-buffering system. According to this model, intravacuolar persulfides act as radical trapping antioxidants, particularly during vacuolar iron mobilization, while glutathione promotes the regeneration of oxidized persulfide derivatives. Finally, we identify the ABC-C family Ybt1 and Vmr1 proteins as vacuolar transporters contributing to the delivery of glutathione and its hydropersulfide derivative into the vacuole, and provide evidence for a potential role of autophagy in the delivery of redox-active metabolites and/or enzymes to the vacuole. Together, our findings establish the vacuole as a dynamic redox organelle in which iron homeostasis, sulfur metabolism, autophagy and membrane transport converge to regulate oxidative stress, and provide a conceptual framework for investigating analogous redox control mechanisms in the lysosome of mammalian cells. |
| Les mécanismes biochimiques et moléculaires qui assurent l’homéostasie redox sont essentiels pour protéger les cellules des effets délétères des espèces réactives de l’oxygène. Alors que ceux opérant dans le cytosol et certains organites comme les mitochondries sont relativement bien caractérisés, l’homéostasie redox du lysosome reste mal comprise. Cette lacune concerne également la vacuole de levure et le tonoplaste des plantes, leurs équivalents fonctionnels. Nous avons étudié les mécanismes régulant l’homéostasie redox de la vacuole chez la levure Saccharomyces cerevisiae, en nous intéressant au rôle du fer, des métabolites soufrés, de l’autophagie et du transport membranaire. À l’aide de différentes sondes fluorescentes, nous montrons que la transition de cellules de levure de la fermentation vers la respiration s’accompagne d’un remodelage redox important de la vacuole, avec une phase réductrice transitoire suivie d’une oxydation associée à l’augmentation du Fe²⁺ intravacuolaire, une lumière vacuolaire plus oxydantes et une susceptibilité accrue à la peroxydation lipidique à la membrane vacuolaire. Nous identifions également, dans les vacuoles isolées, du glutathion, de la cystéine et, pour la première fois, leurs dérivés hydropersulfures, révélant un pool d’espèces soufrées réactives dans la lumière vacuolaire. Nos résultats permettent de proposer un premier modèle d’homéostasie redox vacuolaire, inspiré des travaux de Barayeu et al. (2023), reposant sur un système thiol–persulfure interconnecté. Selon ce modèle, les persulfures pourraient agir comme des antioxydants piégeant les radicaux, notamment lors de la mobilisation du fer, tandis que le glutathion favoriserait la régénération des persulfures oxydés. Nous identifions enfin Ybt1 et Vmr1, membres de la famille ABC-C, comme des transporteurs contribuant à l’accumulation du glutathion et de son dérivé hydropersulfure dans la vacuole, et apportons des éléments en faveur d’un rôle potentiel de l’autophagie dans l’apport de métabolites et/ou d’enzymes redox-actifs. Dans son ensemble, nos résultats révèlent la dynamique redox de la vacuole en lien avec l'homéostasie du fer, le métabolisme du soufre et l’autophagie. |
