Etude et caractérisation des structures d'adhérence d'Escherichia coli en biofilms

par Olivier Vidal

Thèse de doctorat en Biochimie

Sous la direction de Monique Lallemand.


  • Résumé

    Les souches classiques de laboratoire d'Escherichia coli ne colonisent pas spontanément les surfaces inertes. Cependant, lorsqu'elles sont maintenues durant de longues périodes en culture continue, ces souches engendrent généralement des mutants adhérents qui développent d'épais biofilms, visibles à l'œil nu, sur les parois des récipients de culture. Mm d'identifier les gènes et les structures morphologiques impliqués dans la formation des bio films, un tel mutant d'E. Coli Kl2 a été isolé. Ce mutant a la capacité de coloniser des surfaces hydrophobes (polystyrène) comme hydrophiles (verre) et de former des bio films d'une trentaine de micromètres d'épaisseur. Une mutation ponctuelle (ompR234) conduisant au remplacement d'une leucine par une arginine en position 43 de la protéine régulatrice OmpR est responsable de ce phénotype. L'observation en microscopie électronique révèle la présence, sur la surface cellulaire de ces mutants, de structures fibrillaires semblables aux pili particuliers décrits par l'équipe de S. Normark et appelés curli (Olsén et al. , 1989). La production de ces curli (visualisée par fixation du rouge Congo) est plus importante dans les mutants ompR234 que dans les souches sauvages ompR+. De plus, l'expression du gène csgA codant pour la synthèse de curline (mesurée à l'aide d'un gène rapporteur inséré en aval de son promoteur) est significativement induite en présence de la mutation ompR234. L'introduction par transduction de mutations nulles ompR ou csgA conduit à la perte des propriétés d'adhérence des souches d'E. Coli formant des bio films, notamment toutes celles isolées de parois de fermenteurs de longue durée ainsi que deux souches cliniques isolées de patients souffrant d'infections consécutives à l'implantation de cathéters. L'étude de la régulation de l'expression des curli a montré qu'ils étaient soumis au même type de contrôle par l'osmolarité que la porine OmpF via le système à deux composants EnvZJOmpR. Cette étude a également confirmé la répression par H-NS et indiqué que leur synthèse était dépendante du système CpxAJR. Ces résultats indiquent que les curli sont des structures morphologiques de majeure importance dans la formation de bio film d'E. Coli.

  • Titre traduit

    = Study and characterization of the Escherichia coli adherence structures in biofilm


  • Résumé

    Classical laboratory strains of Escherichia coli do not spontaneously colonize inert surfaces. However, when maintained in continuous culture for evolution studies or industrial processes, these strains usually generate adherent mutants which form a thick biofilm, visible with the naked eye, on the wall of the culture apparatus. Such a mutant was isolated to identify genes and morphological structures involved in biofilm formation in the very well-characterized E. Coli K12 context. This mutant acquired the ability to colonize hydrophilic (glass) and hydrophobic (polystyrene) surfaces and to form aggregation clumps. A single point mutation, resulting in the replacement of a Leucine by an Arginine residue at position 43 in the regulatory protein OmpR, was responsible for this phenotype. Observations in electron microscopy revealed the presence at the surface of the mutant bacteria of fibrillar structures looking like the particular funbriae described by the S. Normark's group as curli (Olsén et al. , 1989). Curli production (visualized by Congo red binding) and the expression of the csgA gene encoding curlin synthesis (monitored by coupling a reporter gene to its promoter) were significantly increased in the presence of the ompR234 mutation. Transduction of a knock-out mutation in either csgA or ompR caused the loss of the adherence properties of several biofilm-forming E. Coli strains, including ail those which were isolated from the wall of a continuous culture apparatus and two clinical strains isolated from patients with catheter related infections. Examination of the expression of the csgA gene has shown that it is osmo regulated in the same manner than ompF and that this regulation is strongly dependant of the two-component system EnvZ/OmpR. Furthermore, this study has confirmed that H-NS repress curli synthesis and has shown that the two-component CpxA/CpxR proteins control curli production. These results indicate that curli are the morphological structures of major importance for the inert surface colonization process.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p.xx-xx. Glossaire/Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2165)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.