Interruption de la communication bactérienne dans la rhizosphère par la dégradation enzymatique des signaux quorum sensing

par Mélanie Tannières

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Denis Faure.

Le président du jury était Jacqui Shykoff.

Le jury était composé de Denis Faure, Jacqui Shykoff, Pascal Simonet, Jan Michiels, Xavier Nesme, Cornelia Reimmann.

Les rapporteurs étaient Pascal Simonet, Jan Michiels.


  • Résumé

    L’identification, chez divers organismes, d’enzymes de dégradation des N-acyl homosérineslactones (NAHLs) impliquées dans la signalisation QS pose la question de leurs rôles dans lesinteractions bactéries-eucaryotes. Dans une première partie, une synthèse bibliographique analyse lesconnaissances acquises sur ces enzymes dégradant les NAHLs. Dans une seconde partie, la croissancedes bactéries dégradant les signaux NAHLs a été stimulée par l’application de g-caprolactone (GCL)dans la rhizosphère de plants de pommes de terre à des fins de phytoprotection. L’effet de cetraitement sur la diversité des communautés bactériennes rhizosphériques a été évalué en combinantdifférentes approches d’écologie microbienne moléculaire comme la DGGE, le pyroséquençaged’amplicons rrs, et la métagénomique fonctionnelle. Cette dernière approche appliquée à une banquede 30 000 clones environ a conduit à l’identification d’un gène qsdB codant la dégradation des signauxNAHL. Ce travail révèle ainsi l’existence d’une nouvelle classe d’enzymes de dégradation des NAHLsappartenant à la famille des enzymes possédant une signature amidase (AS) dont des membres sontpar ailleurs impliqués dans la dégradation de composés xénobiotiques. Dans une troisième partie, unsystème expérimental a été développé afin de mesurer le transfert conjugatif du plasmide de virulenceTi (tumor inducing) chez des dérivés du pathogène Agrobacterium tumefaciens, appelés «tricheurs»,incapables de produire des signaux NAHLs mais utilisateurs de ceux produits par les autres bactéries.Ce modèle a permis de montrer l’effet modérateur de lactonases dégradant les NAHLs exprimées chezdes agrobactéries produisant les NAHLs, chez des bactéries réceptrices du plasmide Ti, ou des planteshôtes des agrobactéries sur le transfert conjugatif initié par les tricheurs. L’ensemble de ce travailrévèle à la fois une nouvelle famille d’enzymes impliquées dans la dégradation des NAHLs, ainsiqu’un nouveau rôle de ces enzymes dans la modulation des flux de gènes entre bactériesphytopathogènes en interaction avec une plante hôte.

  • Titre traduit

    Disruption of bacterial communication in rhizosphere by enzymatic degradation of quorum sensing signals


  • Résumé

    Identification of bacterial and eukaryotic enzymes that degrade N-acyl homoserine lactones(NAHLs) involved in QS signaling raises the question of their roles in bacteria-eucaryotesinteractions. In a first part of this study, a bibliographic report analyzes the current data on thoseNAHL-degrading enzymes. In a second part, the growth of NAHL-degrading bacteria was stimulatedby g-caprolactone (GCL) amendment in potato rhizosphere to protect this plant against the soft-rotpathogen Pectobacterium. The effect of the GCL treatment on rhizospheric bacterial communities wasevaluated by a combination of different molecular microbial ecology techniques such as DGGE,pyrosequencing and functional metagenomic. This last approach was applied to generate ametagenomic library of ca. 30,000 clones and lead to the identification of the qsdB gene that encodesNAHL degradation, This work revealed the occurrence of a novel class of NAHL-degrading enzymesthat belong to the amidase signature (AS) family, some members of which being involved inxenobiotic compound degradation. In a third part, an experimental system was developed to measurethe conjugative transfer of Ti plasmid in various strains of the pathogen Agrobacterium tumefaciens,including “cheaters”, i.e. bacteria unable to produce NAHL signals but capable to use signals producedby other bacteria. Using this model; variations of the plasmid transfer of cheaters were measured whenNAHL-degrading lactonases were expressed in agrobacteria that produce NAHL signals, in recipientbacteria of Ti plasmid, or in agrobacterial host plant. Taken together, thesis experiments revealed anovel class of enzymes involved in NAHL-degradation and a new role for thoses enzymes in themodulation of gene transfer between pathogenic bacteria interacting with host plants.


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