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The peroxiredoxins (Prx) are ubiquitous thiol peroxidases, which play a central role in the physiology of hydrogen peroxide. A subclass of Prx called "typical 2-Cys-Prx" has a unique property to hyperoxidize the catalytic Cys into the sulfinic acid form, which acts as a regulation mechanism of their functions, as peroxidase, peroxide sensor or protein chaperone. The reduction of the overoxidized form is catalyzed by sulfiredoxin (Srx), an ATP-dependent sulfinyl reductase whose catalytic constant is about 1-2 min-1, a low value that must be correlated to the role of Srx in redox regulation. The aim of this study was to analyze the enzymology of the regulation of the Prx/Srx system at three diffrents points of control: the hyper-oxidation process of typical 2-Cys-Prx, the rate-limiting step of the Srx mechanism and the recycling step of Srx by the cellular thiol redox systems. We have first characterized the competition mechanism between the two steps of the catalytic mechanism of the major typical 2-Cys-Prx of S. cerevisiae, Tsa1, through a strategy combining rapid kinetics, coupled enzyme system and kinetic modelling analysis. This work suggests that the sensitivity to hyper-oxidation is controlled by a conformational reorganization during the catalytic cycle of Tsa1. Next, the study of the first step of Srx catalytic mechanism, which involves the ATP-dependent activation of the sulfinic acid form of typical 2-Cys Prx i) has shown that the rate-limiting step is associated with the chemical phosphate transfer process, and ii) provided an assembly model of the Michaelien complex Prx/Srx/ATP, formed during this process. Finally, through the combination of in vitro enzyme kinetics and in vivo yeast genetic tools, we established that the recycling mechanism of one Cys Srx, existing in plants or mammals, involves the glutathione (GSH) as reducer in cells, contrary to the Srx from S. cerevisiae, which is recycled by the Thioredoxin system. Unexpectedly, our study suggests that GSH binds the thiolsulfinate complex, confirming the role of GSH as the primary reducing system of 1-Cys-Srx; Les peroxyrédoxines (Prx) sont des peroxydases à thiol, ubiquitaires, qui jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène. Une famille de Prx dite "2-Cys-Prx typique" possède une propriété unique de suroxydation de la Cys catalytique sous forme acide sulfinique, qui constitue un mécanisme de régulation des fonctions des 2-Cys-Prx typiques en tant que peroxydase, capteur de peroxyde ou protéine chaperon. La réduction des 2-Cys-Prx typiques suroxydées est catalysée par la Sulfirédoxine (Srx), une sulfinyl réductase ATP-dépendante dont la constante catalytique est de l’ordre de 1-2 min-1, une valeur faible qui doit être corrélée au rôle de Srx dans la régulation redox. L’objectif de ce travail était d’analyser l’enzymologie de la régulation du système Prx/Srx au niveau, du processus de suroxydation des 2-Cys-Prx typiques, de l’étape limitante de la Srx, et de son recyclage par les systèmes redox cellulaires. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les deux étapes du cycle catalytique de la 2-Cys-Prx typique majeure de S. cerevisiae Tsa1, dont la compétition contrôle la sensibilité à la suroxydation, par une stratégie combinant cinétiques rapides, système enzymatique couplé et modélisation cinétique. Ces travaux suggèrent que cette compétition est contrôlée par une réorganisation conformationnelle au cours du cycle catalytique de la Tsa1. Dans un second temps, l’étude de la première étape du mécanisme catalytique de Srx, qui consiste en l’activation ATP-dépendante du groupement acide sulfinique de la 2 Cys-Prx a permis, i) de montrer que l’étape limitante de la réaction catalysée par Srx était associée au processus chimique de transfert de phosphate, et ii) de proposer un modèle d’assemblage du complexe Michaelien Prx/Srx/ATP formé lors de ce processus. Enfin, par une approche combinant cinétiques enzymatiques in vitro et génétique de la levure in vivo, nous avons établi que le mécanisme de recyclage des Srx à 1 Cys existant chez les plantes ou les mammifères implique le rôle du glutathion comme réducteur cellulaire, contrairement à la Srx de S. cerevisiae qui est recyclée par le système thiorédoxine. De façon inattendue, la spécificité du glutathion dans ce mécanisme est assurée par un événement de reconnaissance au sein du complexe Prx/Srx

The peroxiredoxins (Prx) are ubiquitous thiol peroxidases, which play a central role in the physiology of hydrogen peroxide. A subclass of Prx called "typical 2-Cys-Prx" has a unique property to hyperoxidize the catalytic Cys into the sulfinic acid form, which acts as a regulation mechanism of their functions, as peroxidase, peroxide sensor or protein chaperone. The reduction of the overoxidized form is catalyzed by sulfiredoxin (Srx), an ATP-dependent sulfinyl reductase whose catalytic constant is about 1-2 min-1, a low value that must be correlated to the role of Srx in redox regulation. The aim of this study was to analyze the enzymology of the regulation of the Prx/Srx system at three diffrents points of control: the hyper-oxidation process of typical 2-Cys-Prx, the rate-limiting step of the Srx mechanism and the recycling step of Srx by the cellular thiol redox systems. We have first characterized the competition mechanism between the two steps of the catalytic mechanism of the major typical 2-Cys-Prx of S. cerevisiae, Tsa1, through a strategy combining rapid kinetics, coupled enzyme system and kinetic modelling analysis. This work suggests that the sensitivity to hyper-oxidation is controlled by a conformational reorganization during the catalytic cycle of Tsa1. Next, the study of the first step of Srx catalytic mechanism, which involves the ATP-dependent activation of the sulfinic acid form of typical 2-Cys Prx i) has shown that the rate-limiting step is associated with the chemical phosphate transfer process, and ii) provided an assembly model of the Michaelien complex Prx/Srx/ATP, formed during this process. Finally, through the combination of in vitro enzyme kinetics and in vivo yeast genetic tools, we established that the recycling mechanism of one Cys Srx, existing in plants or mammals, involves the glutathione (GSH) as reducer in cells, contrary to the Srx from S. cerevisiae, which is recycled by the Thioredoxin system. Unexpectedly, our study suggests that GSH binds the thiolsulfinate complex, confirming the role of GSH as the primary reducing system of 1-Cys-Srx, Les peroxyrédoxines (Prx) sont des peroxydases à thiol, ubiquitaires, qui jouent un rôle central dans la physiologie du peroxyde d’hydrogène. Une famille de Prx dite "2-Cys-Prx typique" possède une propriété unique de suroxydation de la Cys catalytique sous forme acide sulfinique, qui constitue un mécanisme de régulation des fonctions des 2-Cys-Prx typiques en tant que peroxydase, capteur de peroxyde ou protéine chaperon. La réduction des 2-Cys-Prx typiques suroxydées est catalysée par la Sulfirédoxine (Srx), une sulfinyl réductase ATP-dépendante dont la constante catalytique est de l’ordre de 1-2 min-1, une valeur faible qui doit être corrélée au rôle de Srx dans la régulation redox. L’objectif de ce travail était d’analyser l’enzymologie de la régulation du système Prx/Srx au niveau, du processus de suroxydation des 2-Cys-Prx typiques, de l’étape limitante de la Srx, et de son recyclage par les systèmes redox cellulaires. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les deux étapes du cycle catalytique de la 2-Cys-Prx typique majeure de S. cerevisiae Tsa1, dont la compétition contrôle la sensibilité à la suroxydation, par une stratégie combinant cinétiques rapides, système enzymatique couplé et modélisation cinétique. Ces travaux suggèrent que cette compétition est contrôlée par une réorganisation conformationnelle au cours du cycle catalytique de la Tsa1. Dans un second temps, l’étude de la première étape du mécanisme catalytique de Srx, qui consiste en l’activation ATP-dépendante du groupement acide sulfinique de la 2 Cys-Prx a permis, i) de montrer que l’étape limitante de la réaction catalysée par Srx était associée au processus chimique de transfert de phosphate, et ii) de proposer un modèle d’assemblage du complexe Michaelien Prx/Srx/ATP formé lors de ce processus. Enfin, par une approche combinant cinétiques enzymatiques in vitro et génétique de la levure in vivo, nous avons établi que le mécanisme de recyclage des Srx à 1 Cys existant chez les plantes ou les mammifères implique le rôle du glutathion comme réducteur cellulaire, contrairement à la Srx de S. cerevisiae qui est recyclée par le système thiorédoxine. De façon inattendue, la spécificité du glutathion dans ce mécanisme est assurée par un événement de reconnaissance au sein du complexe Prx/Srx

Typical two-cysteine peroxiredoxines are involved in cell resistance against H2O2-induced oxidative stress, by reducing H2O2 in H2O. Furthermore, these enzymes take part in H2O2 signalling, which is transmitted and regulated by their redox state. The eukaryotic typical 2-Cys Prxs are subject to post-translational modification under sulfinic acid oxidation state, which inactivates have lost their peroxidase activity and thus regulates allows the passage of H2O2-dependent cellular message. Reduction of the sulfinic acid oxidation state is essential for the cell viability. Sulfiredoxin (Srx) catalyzes this reduction. These research studies demonstrated that the catalytic mechanism of Srx occurs in three steps: first, the sulfinic acid is activated as a sulfinyl phosphoryl anhydride intermediate by a direct transfer of the ?-phosphate of ATP; second, the activated sulfinic acid intermediate is reduced via attack of the catalytic Cys of Srx, which leads to formation of a thiosulfinate intermediate and; third Srx, is recycled with concomitant release of the PrxSOH product of the reaction. Two classes of Srx could be defined depending on the mechanism of Srx recycling. The class comprising yeast Srxs have one recycling Cys. This Cys attacks the thiosulfinate intermediate, resulting in PrxSOH release and formation of an oxidized Srx intermediate. This oxidized species, with an intramolecular disulfide bond, is recognized and reduced by thioredoxin. In the class comprising Srx devoid of recycling Cys, which includes the mammalian Srxs, Srx is recycled by a reducer distinct from thioredoxin, which reduces directly the thiosulfinate function.; Les peroxyrédoxines à deux cystéines typiques (2-Cys Prx) sont impliquées dans la résistance des cellules au stress oxydant associé à H2O2, en réduisant H2O2 en H2O. En parallèle, ces enzymes participent à la transduction du signal dépendant de H2O2 en tant que second messager, via leur état rédox. La suroxydation sous forme d'acide sulfinique des 2-Cys Prx typiques eucaryotes est une modification posttraductionnelle qui inactive l'activité peroxydase, permettant de réguler le passage du message cellulaire H2O2-dépendant. La réduction de cette espèce oxydée est essentielle pour la viabilité des cellules. Cette réaction est catalysée par les sulfirédoxines (Srx). Les études réalisées ont permis de caractériser le mécanisme catalytique de Srx de S. cerevisiae qui consiste en : 1) l'activation de la fonction acide sulfinique sous forme d?anhydride phosphoryl sulfinique, par transfert direct du phosphate y de l'ATP ; 2) la réduction de la fonction acide sulfinique activée par attaque de la Cys catalytique de Srx, ce qui conduit à un intermédiaire covalent thiosulfinate Prx/Srx ; 3) le recyclage de Srx avec la libération de PrxSOH. Au niveau du recyclage de l'activité Srx, deux classes de Srx peuvent être définies, celle à deux Cys et celle à une Cys. La classe de Srx à deux Cys, composée jusqu'à présent de Srx de levures, possède une Cys de recyclage qui attaque le thiosulfinate au niveau de la Cys de Srx, libérant la PrxSOH et la Srx oxydée sous forme de pont disulfure intramoléculaire. Cette forme oxydée de Srx est ensuite reconnue et réduite par la thiorédoxine. La classe de Srx à une Cys dont font partie les Srx de mammifères, ne possédant pas de Cys de recyclage, passe par un mécanisme de recyclage impliquant un réducteur autre que la Trx, qui reduit directement la fonction thiosulfinate, et dont la nature reste à déterminer.

Typical two-cysteine peroxiredoxines are involved in cell resistance against H2O2-induced oxidative stress, by reducing H2O2 in H2O. Furthermore, these enzymes take part in H2O2 signalling, which is transmitted and regulated by their redox state. The eukaryotic typical 2-Cys Prxs are subject to post-translational modification under sulfinic acid oxidation state, which inactivates have lost their peroxidase activity and thus regulates allows the passage of H2O2-dependent cellular message. Reduction of the sulfinic acid oxidation state is essential for the cell viability. Sulfiredoxin (Srx) catalyzes this reduction. These research studies demonstrated that the catalytic mechanism of Srx occurs in three steps: first, the sulfinic acid is activated as a sulfinyl phosphoryl anhydride intermediate by a direct transfer of the ?-phosphate of ATP; second, the activated sulfinic acid intermediate is reduced via attack of the catalytic Cys of Srx, which leads to formation of a thiosulfinate intermediate and; third Srx, is recycled with concomitant release of the PrxSOH product of the reaction. Two classes of Srx could be defined depending on the mechanism of Srx recycling. The class comprising yeast Srxs have one recycling Cys. This Cys attacks the thiosulfinate intermediate, resulting in PrxSOH release and formation of an oxidized Srx intermediate. This oxidized species, with an intramolecular disulfide bond, is recognized and reduced by thioredoxin. In the class comprising Srx devoid of recycling Cys, which includes the mammalian Srxs, Srx is recycled by a reducer distinct from thioredoxin, which reduces directly the thiosulfinate function., Les peroxyrédoxines à deux cystéines typiques (2-Cys Prx) sont impliquées dans la résistance des cellules au stress oxydant associé à H2O2, en réduisant H2O2 en H2O. En parallèle, ces enzymes participent à la transduction du signal dépendant de H2O2 en tant que second messager, via leur état rédox. La suroxydation sous forme d'acide sulfinique des 2-Cys Prx typiques eucaryotes est une modification posttraductionnelle qui inactive l'activité peroxydase, permettant de réguler le passage du message cellulaire H2O2-dépendant. La réduction de cette espèce oxydée est essentielle pour la viabilité des cellules. Cette réaction est catalysée par les sulfirédoxines (Srx). Les études réalisées ont permis de caractériser le mécanisme catalytique de Srx de S. cerevisiae qui consiste en : 1) l'activation de la fonction acide sulfinique sous forme d?anhydride phosphoryl sulfinique, par transfert direct du phosphate y de l'ATP ; 2) la réduction de la fonction acide sulfinique activée par attaque de la Cys catalytique de Srx, ce qui conduit à un intermédiaire covalent thiosulfinate Prx/Srx ; 3) le recyclage de Srx avec la libération de PrxSOH. Au niveau du recyclage de l'activité Srx, deux classes de Srx peuvent être définies, celle à deux Cys et celle à une Cys. La classe de Srx à deux Cys, composée jusqu'à présent de Srx de levures, possède une Cys de recyclage qui attaque le thiosulfinate au niveau de la Cys de Srx, libérant la PrxSOH et la Srx oxydée sous forme de pont disulfure intramoléculaire. Cette forme oxydée de Srx est ensuite reconnue et réduite par la thiorédoxine. La classe de Srx à une Cys dont font partie les Srx de mammifères, ne possédant pas de Cys de recyclage, passe par un mécanisme de recyclage impliquant un réducteur autre que la Trx, qui reduit directement la fonction thiosulfinate, et dont la nature reste à déterminer.