Identification des déterminants de l'expression génique lors de l'adaptation de Lactococcus lactis au stress : intégration des données de transcriptome et de stabilité des ARN messagers

par Emma Redon

Thèse de doctorat en Microbiologie et biocatalyse industrielle

Sous la direction de Muriel Cocaign-Bousquet.

Soutenue en 2005

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    L'adaptation de Lactococcus lactis aux stress nutritionnels a été caractérisée en dynamique de culture en conditions contrôlées. Une approche de type macroarray destinée à mesurer conjointement l'expression des gènes (transcriptome) et la stabilité des ARN messagers, domaine largement ignoré, a e��té couplée à la mesure d'indicateurs métaboliques. Ce travail constitue non seulement la première analyse transcriptomique chez L. Lactis, mais aussi la première caractérisation globale de la stabilité des ARNm lors d'un stress. La carence en carbone (épuisement de glucose) et la réponse stringente, associée soit à la carence en isoleucine soit à la présence d'un inducteur de cette réponse (la norvaline), ont été étudiées. Chacune des conditions génère des réponses générales négatives affectant les gènes codant pour les activités physiologiques majeures, des réponses spécifiques de la carence imposée et des réponses non directement liées aux carences. La confrontation des données a permis de réfuter l'idée émergente du caractère universel de la réponse stringente. Des variations importantes de stabilité des ARNm sont observées au cours des carences. Une analyse bioinformatique a permis de proposer des déterminants de la stabilité et des mécanismes de dégradation des ARNm originaux. L'intégration des données de transcriptome et de stabilité, réalisée avec un nouveau concept de calcul de coefficients de régulation, a permis de quantifier l'influence de la transcription et la stabilité sur la concentration des ARNm. Cette approche innovante a révélé que, lors des carences, l'expression de plus de 20 % des gènes est régulée par la stabilité des ARNm, et non par la transcription.

  • Titre traduit

    Identification of gene expression determinants during the adaptation of Lactococcus lactis to stress : integration of transcriptome and mRNA stability data


  • Résumé

    The adaptation of Lactococcus lactis to nutritional stresses was studied kinetically during cultures in controlled conditions. A macroarray approach was used to determine in parallel gene expression and messenger RNA stability, domain still largely ignored, in association with the measurement of particular metabolic indicators. This work constitutes not only the first transcriptomic study in L. Lactis but also the first characterization of mRNA stability at genomic level during stress. The carbon starvation (glucose exhaustion) and the stringent response, provoked either by isoleucine starvation or by the presence of an inductor (norvaline), were studied. Each condition generated global negative responses affecting the expression of genes encoding the major physiological activities, specific responses to the starvation imposed and others responses not directly linked to starvation. The confrontation of the different set of data permitted to refute the emerging hypothesis of a universal feature of the stringent response. Strong variations of mRNA stability were observed during starvations. A bioinformatic analysis allowed original mRNA stability determinants and degradation mechanisms to be proposed. Transcriptome and stability data were integrated, with a new concept of regulation coefficient calculation, in order to quantify the influence of transcription and stability on mRNA concentrations. This innovating approach revealed that, during starvation, the expression of more than 20 % of mRNA is regulated by mRNA stability, and not by transcription.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (269 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 249-265

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005/804/RED
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