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Tronnet, Sophie. Régulation par le fer et rôle de la colibactine dans la colonisation du tube digestif par Escherichia coli

Tronnet, Sophie (2017). Régulation par le fer et rôle de la colibactine dans la colonisation du tube digestif par Escherichia coli.

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Résumé en francais

Le microbiote intestinal joue un rôle majeur dans le développement des fonctions digestive, métabolique, immunitaire et neurologique de son hôte. Escherichia coli est un hôte commun de la microflore commensale intestinale de l'Homme et des animaux à sang chaud, et s'établit dans le tractus digestif dès les premières heures ou jours qui suivent la naissance. L'espèce E. coli, bactérie anaérobe facultative prévalente, peut être divisée en sept groupes phylogénétiques principaux. Le groupe phylogénétique B2 comprend le plus grand nombre de souches responsables d'infections extra-intestinales (méningites néonatales, infections urinaires, septicémies, ...) ou chroniques (cancers, maladie de Crohn, ...). Des études épidémiologiques récentes montrent que le portage de ces souches est en augmentation dans les pays industrialisés, au détriment du groupe ancestral A. L'objectif de mon projet de thèse était de déterminer les facteurs à l'origine de cette évolution. Une analyse génétique montre que les souches du groupe phylogénétique B2 ont développé une très grande capacité à acquérir le fer, notamment via les sidérophores. Les souches appartenant au groupe B2 sont aussi les seules capables de synthétiser une génotoxine, la colibactine. Celle-ci induit des cassures de l'ADN double brin dans les cellules eucaryotes, pouvant être à l'origine de cancers colorectaux ou d'un défaut de développement de la barrière intestinale. Les sidérophores et la colibactine appartiennent à la même famille de molécules, i.e. des hybrides polycétide-peptide non ribosomaux. Leur biosynthèse fait intervenir des enzymes multifonctionnelles qui doivent être activées par fixation covalente d'un groupement 4'-phosphopantethéïnyl (P-pant). Cette modification post-traductionnelle est catalysée par la 4'-phosphopantethéïnyl transférase (PPTase). La PPTase ClbA est impliquée dans la synthèse de colibactine. La PPTase impliquée dans celle des sidérophores est EntD. Récemment, notre équipe a montré que ClbA pouvait participer à la synthèse des sidérophores, et remplacer EntD. Ceci montrait pour la première fois une connexion entre les multiples voies nécessitant des PPTases et conduisant à la biosynthèse de métabolites secondaires fonctionnellement distincts dans un micro-organisme donné. Dans la mesure où l'expression de entD et la synthèse des sidérophores sont régulées par la disponibilité en fer, nous avons fait l'hypothèse que l'expression de clbA et synthèse de la colibactine étaient également régulées par la quantité de fer. Cette étude révèle que la transcription du gène clbA et la production de colibactine diminuaient en conditions riches en fer, et que cette régulation se faisait via deux voies : dépendante et indépendante des deux régulateurs majeurs de l'homéostasie du fer chez la bactérie : FUR (Ferric Uptake Regulator), régulateur global de l'homéostasie du fer et RyhB, un petit ARN régulateur. Cette régulation pourrait permettre une production fine des facteurs de virulence que sont les sidérophores et la colibactine, et présenter un avantage dans l'établissement de la colonisation du tractus intestinal. Le rôle potentiel de la colibactine dans l'établissement de la colonisation intestinale par E. coli constitue la seconde partie de mon travail de thèse. L'utilisation d'un modèle murin qui permet de reproduire la transmission naturelle des E. coli du microbiote de la mère au nouveau-né, suggère que la colibactine joue un rôle dans la colonisation intestinale. En conclusion, nous avons mis en évidence que la biosynthèse de la colibactine, et la transcription de clbA étaient régulées par le fer, et que la colibactine pourrait favoriser l'établissement de la colonisation intestinale de E. coli. Par conséquent, nous faisons l'hypothèse que parmi les facteurs pouvant être à l'origine de l'augmentation de la prévalence des souches du groupe B2 dans les pays industrialisés, le fer alimentaire et l'interaction entre sidérophores et colibactine seraient des facteurs majeurs.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Martin, Patricia
Oswald, Eric
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de recherche en santé digestive (IRSD), INSERM U1220
Mots-clés libres :Escherichia coli - Fer - Colibactine - RyhB - Fur - Microbiote
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :13 Dec 2017 14:06