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Caractérisation de la régulation de la motilité bactérienne de type swarming et des différences génétiques associées aux modes de croissance en surface ou en bouillon chez Pseudomonas aeruginosa.

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Jean-Pierre, Fabrice (2017). Caractérisation de la régulation de la motilité bactérienne de type swarming et des différences génétiques associées aux modes de croissance en surface ou en bouillon chez Pseudomonas aeruginosa. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 243 p.

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Résumé

Les bactéries possèdent des caractéristiques qui leur permettent de survivre dans des conditions diverses. Afin de pouvoir subsister, elles ont développé des stratégies leur permettant de s’adapter efficacement et rapidement. Une bactérie qui illustre bien une telle capacité d’adaptation environnementale est Pseudomonas aeruginosa une bactérie à Gram négatif qui possède des membranes interne et externe séparées par une zone périplasmique. Cette dernière est largement répandue dans la nature et peut prospérer dans diverses conditions grâce à son large génome qui code une soixantaine de systèmes à deux composantes (S2C) nécessaires à la détection et à la réponse aux changements environnementaux. En plus de pouvoir provoquer des infections aigües, cette bactérie possède la capacité d’infecter chroniquement des individus immunocompétents ayant un système de défense anormal ou un système immunitaire affaibli. Or, ces types d’infections sont généralement associés à un mode de vie bactérien planctonique (motile) et sessile (biofilm), respectivement. Les stratégies par lesquelles cette bactérie pouvait balancer entre ces deux styles de vie sont longtemps restées incomprises. Toutefois en 2004, l’équipe de Stephen Lory (Harvard) a mis en évidence les premiers éléments d’un système de régulation permettant à P. aeruginosa d’orchestrer l’expression de gènes associés à des infections aigües et la répression de ceux liés à des infections chroniques. Cette découverte déterminante a été la première à démontrer que des S2C, notamment GacS/A, sont impliqués dans la transition entre le mode d’infection aigüe et le mode d’infection chronique.

Il a ensuite été rapporté que la protéine RsmA (un répresseur post-transcriptionnel liant l’ARN messager), sous le contrôle post-traductionnel des petits ARN (pARN) RsmY et RsmZ, serait l’élément central par lequel plusieurs S2C, responsables de la transition aigüe/chronique, convergent. Toutefois, peu d’information était disponible sur les mécanismes de contrôle génétique associés à rsmA, malgré son rôle prépondérant dans l’adaptation bactérienne. Ultimement, plusieurs indices suggèrent que les différences entre des conditions de vie bactérienne planctonique et à sessile, associées à une croissance en bouillon et en surface respectivement, joueraient un rôle primordial dans cette régulation. Cependant, les différences dans l’expression génique associées à des bactéries se répliquant dans ces conditions vraisemblablement distinctes sont encore mal comprises.

Un phénomène bactérien multicellulaire nommé swarming, motilité sur une surface semi-solide, a été proposé comme étant un intermédiaire entre les modes de vie planctonique et sessile. Plusieurs études ont suggéré que ce type de motilité serait contrôlé de manière opposée à la formation de biofilm (mode de vie sessile) par P. aeruginosa et passerait par la voie de régulation Gac/Rsm pour ensuite affecter l’expression de rsmY et rsmZ.

De plus, des travaux de recherche préalables effectués au sein du laboratoire Déziel ont revélée que le gène hptB coderait pour une protéine impliquée dans la voie de signalisation Gac/Rsm. Ces résultats indiquent également que chez un mutant ΔhptB, P. aeruginosa est incapable d’effectuer la motilité de type swarming, mais conserve sa capacité à produire un agent mouillant et possède un flagelle fonctionnel, les deux éléments connus essentiels à ce type de motilité. Aussi, des résultats préliminaires suggèrent que la régulation des pARN rsmY et rsmZ dépend des conditions expérimentales utilisées (cellules cultivées en bouillon ou sur une surface) dans la voie de signalisation impliquant la protéine HptB. Afin de mieux caractériser ce système de contrôle et les différences de régulation génétique liquide/surface, j’ai étudié l’expression de rsmY et rsmZ en comparant des cellules cultivées en condition planctonique (bouillon) entre elles-mêmes et pareillement en condition de surface (swarming).

Dans cette thèse, j’ai décrit un mécanisme de régulation non-orthodoxe de la protéine RsmA sur sa propre traduction. Additionnellement, par opposition à des observations qui ont été obtenues chez des bactéries cultivées en liquide, j’ai identifié que la régulation de rsmZ par GacA chez des cellules adoptant la motilité de type swarming nécessite la présence de régulateurs additionnels qui ne sont pas requis chez des cellules cultivées en bouillon. De plus, j’ai mis en évidence que la modulation de l’expression des pARN peut avoir un impact sur le phénotype swarming. À partir de ces résultats, j’ai pu redéfinir le mécanisme de régulation du système HptB/Gac/Rsm chez des cellules cultivées en liquide ou en surface et comprendre leur implication dans la régulation de la motilité de type swarming.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Déziel, Eric
Mots-clés libres: -
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 15 févr. 2020 23:05
Dernière modification: 15 févr. 2020 23:05
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6692

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