Régulation de l’expression des gènes de cassettes et de l’intégrase des intégrons de multirésistance aux antibiotiques

par Thomas Jové

Thèse de doctorat en Biologie - Sciences - Santé. Médecine

Sous la direction de Marie-Cécile Ploy.

Soutenue en 2010

à Limoges .

  • Titre traduit

    Regulation of gene cassettes genes and integrase expression in multiresistant integrons


  • Résumé

    Les intégrons de multirésistance (IM) sont des éléments génétiques jouant un rôle majeur dans la résistance des bactéries aux antibiotiques, principalement les bactéries à Gram négatif. Ils constituent un système naturel de génie génétique permettant la capture, l’expression et la dissémination de gènes de résistance contenus dans des cassettes. Un intégron code une intégrase IntI qui catalyse l’insertion de ces cassettes en aval d’un promoteur Pc. Ce promoteur assure l’expression des gènes de cassettes, à la façon d’un opéron. Il existe plusieurs classes d’IM. Notre travail a porté sur les IM des classes 1 et 2, les plus prévalentes dans les isolats cliniques. Le Pc des IM de classe 1 est situé dans la séquence codante du gène de l’intégrase et existe en plusieurs variants de forces distinctes. En analysant l’ensemble des séquences d’IM de classe 1 disponibles in silico, nous avons montré qu’il existe au moins 13 variants du promoteur Pc inégalement distribués, les variants les plus faibles prédominant. Ces tendances ont été confirmées dans une étude épidémiologique d’IM de classe 1 d’une population de souches d’Escherichia coli isolées en France ou en Espagne. D’autre part, nous avons montré que plus le variant de Pc est faible, plus l’intégrase est active. Par ailleurs, Pc faisant face au promoteur de l’intégrase PintI1, il existe une interférence entre les promoteurs. Enfin, nous nous sommes intéressés aux IM de classe 2 souvent décrits dans différentes études épidémiologiques mais assez peu étudiés pour l’expression de leurs gènes de cassettes et de l’intégrase, cette dernière étant le plus souvent non fonctionnelle. Nous avons caractérisé la région promotrice des gènes de cassettes et de l’intégrase de ces IM et avons montré que dans les rares cas où le gène de l’intégrase code une protéine fonctionnelle, la région promotrice des gènes de cassettes est moins efficace. Ce système d’équilibre entre expression des gènes de cassette et activité de l’intégrase est probablement une des clés du succès biologique des IM de classe 1 et 2 dans le monde bactérien.


  • Résumé

    Multiresistant integrons (MRI) are genetic elements largely involved in the dissemination of antibiotic resistance among Gram-negative bacteria. They act as natural genetic tools able to capture, express and disseminate antibiotic resistance genes embedded within cassettes. They typically consist of a gene (intI) encoding an integrase that catalyzes the gene cassette movement by site-specific recombination, a recombination site (attI) and a promoter (Pc) responsible for the expression of inserted gene cassettes. Several classes of MRI have been identified and our work focused on the classes 1 and 2 MRI, which are the most prevalent among clinical isolates. In class 1 MRI, Pc is located within the integrase gene. Based on an in silico analysis of all the class 1 MRI sequences available in the databases, we showed that there are 13 variants of Pc unequally distributed, the weakest being the most prevalent. We found that these in silico trends are consistent with in vivo distribution of Pc, as we studied in french or spanish E. Coli strains. Moreover, we showed that the weakest the Pc variant, the more efficient the encoded IntI1. On the other hand, Pc being face to face with the integrase gene promoter, we showed that there are interferences between these promoters. Lastly, we focused on the class 2 MRI, whose intI gene most often encodes a truncated integrase. We characterized the promoter of this gene but also of the two promoters driving the transcription of the cassettes genes inserted in this class. These two promoters are less efficient in the rare MRI 2 that encodes a functional IntI2. Thus, MRI display equilibrium between cassette gene expression and integrase activity that is probably a key element for the successfulness of these IM in the bacterial world.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (123 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 105-121

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Santé). Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M2010310A
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