Caractérisation des fonctions codées par les éléments intégratifs conjugatifs

327 Pages·2013·5.92 MB·French

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Ecole doctorale RP2E (Ressources, Procédés, Produits, Environnement)
Collegium Sciences et Technologie

Thèse
Présentée et soutenue publiquement pour l’obtention du titre de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LORRAINE
Mention « Ecotoxicologie, Biodiversité, Ecosystème »
par Sarah CHUZEVILLE

Caractérisation des fonctions codées par les éléments intégratifs conjugatifs (ICE)
intégrés dans un gène codant un ARNt lysine chez Streptococcus agalactiae :
rôle dans le maintien des ICE, l’adaptation et la virulence de l’hôte

Le 18 décembre 2012

Membres du jury :
Rapporteurs : M. Laurent MEREGHETTI, Professeur des Universités-Praticien hospitalier, Université François-
Rabelais, Tours
M. Patrick TRIEU-CUOT, Professeur à l’Institut Pasteur, Paris
Présidente du jury de thèse :
Mme Nathalie LEBLOND, Professeur des Universités, Université de Lorraine, Nancy
Examinateurs : Mme Alexandra GRUSS, Directrice de recherche, INRA, Jouy-en-Josas
Mme Sophie PAYOT LACROIX, Chargée de recherche (HDR), INRA, Nancy, directeur de thèse
M. Jean-Yves MADEC, Directeur de recherche, ANSES, Lyon, co-directeur de thèse

1Unité Antibiorésistance et Virulence Bactériennes, ANSES, 31, Avenue Tony Garnier, 69362 Lyon Cedex 07,
2UMR1128 Génétique et Microbiologie, INRA-Université de Lorraine, Faculté des Sciences et Technologies,
Boulevard des Aiguillettes, BP 70239, 54506 Vandoeuvre-les-Nancy cedex.

REMERCIEMENTS

Je tiens à remercier en tout premier lieu Sophie Payot qui a dirigé de manière très avisée
cette thèse. Je la remercie de m’avoir confié ce travail de recherche, pour sa disponibilité indéfectible
et son aide ainsi que pour ses précieux conseils tout au long de ces trois années. Merci également de
m’avoir fait autant évoluer dans le monde de la Recherche.

Je remercie également Jean-Yves Madec qui a co-dirigé cette thèse. Merci de m’avoir
accueillie au sein de son unité et de m’avoir accordé sa confiance dans ce projet. Merci également
pour sa sympathie et ses encouragements.

Un remerciement particulier va à Marisa Haenni qui a également participé fortement à
l’encadrement de cette thèse. Merci pour son soutien. Merci également pour sa disponibilité, son
aide et sa gentillesse constante.

Merci à Pierre Leblond, Didier Calavas et Paul Martin de m’avoir accueillie au sein de
leurs laboratoires et fourni les moyens de réaliser cette thèse.

Je tiens à remercier Laurent Mereghetti et Patrick Trieu-Cuot qui ont accepté de rapporter
mon manuscrit de thèse. Merci pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail. Merci également pour
leur participation au jury de thèse.

Merci à Alexandra Gruss et Nathalie Leblond de s’être interessées à mon travail et de me
faire l’honneur de participer à ce jury de thèse.

Merci à Thierry Meylheuc (plateforme MIMA2 de l’INRA) et Shaynoor Dramsi (Unité de
Biologie des Bactéries Pathogènes à Gram positif de l’Institut Pasteur) pour l’intérêt qu’ils ont
porté à mon travail par le biais de collaborations. Merci également à Jean-Baptiste Vincourt
(plateforme de protéomique de la Fédération de Recherche FR3209) pour son aide et sa réactivité.

Merci à toute l’unité Antibiorésistance et Virulence Bactériennes de Lyon ainsi que toutes
les autres personnes des autres unités du laboratoire de l’ANSES de Lyon qui ont contribué à
rendre ce travail agréable et qui se reconnaîtront. Merci pour leur accueil, leur sympathie, leur
soutien et leurs conseils.
Je pense en particulier à Pierre pour sa bonne humeur, son aide et son soutien et à Florence
avec qui j’ai eu le grand plaisir de partager le bureau mais également de nombreuses discussions
fructueuses.

Merci à l’ensemble du personnel de l’UMR1128 Génétique et Microbiologie de Nancy pour
leur accueil et les échanges fructueux qui ont jalonné ce travail. Je remercie tous ceux sans qui cette
thèse ne serait pas ce qu'elle est : aussi bien par les discussions que j'ai eu la chance d'avoir avec eux
ou leurs contributions.
Merci particulièrement à Aurore, Emilie, Janek, Max, Manu, Nico, PV et Romain pour
leurs conseils, leur aide, leur solidarité mais également de leur amitié si chère à mes yeux. Je tiens à
remercier particulièrement Nico pour sa précieuse contribution.

Je tiens à remercier tout mes amis, proches et tous ceux qui se reconnaîtront qui de par leur
amitié, leurs encouragements et leur soutien ont également permis de rendre ce travail possible.
Un vif remerciement va à l‘ensemble de ma famille, et en particulier à mes parents et à mon
frère, qui ont été pour moi d’un soutien sans faille toutes les années durant et sans qui ce travail
n’aurait pas été possible. Merci à vous !
Je pense aussi en particulier à Véro que je ne remercierais jamais assez d’être constamment
présente pour moi, et ce malgré la distance, et d’avoir pour moi une amitié aussi fidèle et à toutes
épreuves.
Je pense aussi fortement à Floriane qui a été toujours présente dans les moments difficiles et
dont l’amitié m’est aussi indispensable.
Merci à Lysiane d’avoir partagé avec moi autant de moments agréables.

Je pense également, sans ordre particulier d’importance et sans que ceci ne soit une liste
exhaustive, à Corinne, Saliha, Kahina, Pierrick, Elizabeth, Yoan, Gaétan, Paméla, Heber, Cemile,
Carine, Yann, Franck, Natasha, Safia, Rawda, Séverine, Laëtitia, Pauline, Florent, Claire, Cyril,
Stéphane, Virginie (x2), Alban, Nathalie, Vahid, Julien, Loïc, Lauriane, Marine et Youssef.

Merci à tous !

.
SOMMAIRE

PREAMBULE 1
ETAT DE L’ART 5
I. Eléments génétiques mobiles et apports de fonctions exogènes 7
1. Le transfert horizontal 7
1.1. Le transfert horizontal, la clé de l’évolution bactérienne 7
1.2. Les mécanismes impliqués dans le transfert horizontal 9
1.2.1. La transformation 11
1.2.2. La transduction 11
1.2.3. La conjugaison 12
1.2.4. Les nanotubes 13
1.3. Les barrières au transfert horizontal 14
1.3.1. Les barrières liées au mécanisme de transfert 14
1.3.2. Acquisition, intégration et maintien de l’ADN exogène 14
1.3.3. Les systèmes CRISPR : protection contre l’ADN exogène 16
1.4. Les éléments génétiques mobiles : acteurs majeurs de l’évolution bactérienne 17
1.5. Les ICE, des partenaires incontournables du transfert horizontal 19
1.5.1. Caractéristiques des ICE, structure modulaire et dynamique évolutive 19
1.5.2. Mécanismes de transfert des ICE 20
1.5.3. Mobilisation d’ADN par les ICE 23
2. Acquisition de nouvelles fonctions adaptatives par le transfert des ICE 24
2.1. Apport de nouvelles fonctions par les ICE: un phénomène de grande ampleur 24
2.2. Importance des échanges génétiques chez les streptocoques par le biais des ICE : exemples déjà
décrits 26
2.2.1. ICESt1 et ICESt3 de S. thermophilus 26
2.2.2. ICESde3396 de S. dysgalactiae subsp. equisimilis 27
2.2.3. Région de différence 2 (RD2) chez S. pyogenes 29
2.2.4. ICESe2 chez S. equi 31
2.2.5. L’ICE 89 K chez S. suis 31
2.2.6. ICESp2905 chez S. pyogenes 31
II. S. agalactiae : un modèle d’étude des ICE chez les streptocoques 32
1. Streptococcus agalactiae 32
1.1. Généralités 32
1.2. S. agalactiae: une bactérie pathogène chez l’Homme 34
1.2.1. Portage 34
1.2.2. Infections chez les nouveaux nés 35
1.2.3. Infections chez les adultes 36
1.3. S. agalactiae: une bactérie pathogène vétérinaire 36
1.4. Relations entre souches d’origine humaine et vétérinaire 37
1.5. Manifestations des infections au niveau cellulaire 38
2. Caractéristiques génomiques de S. agalactiae 39
2.1. Avancées sur l’acquisition de données génomiques de S. agalactiae 39
2.2. Flexibilité du génome de S. agalactiae 41
2.3. Diversité des ICE chez S. agalactiae 43
III. Diversité des facteurs de virulence codés par le « core génome » de S. agalactiae. 47
1. Prévalence et régulation des facteurs de virulence 47