Persistance et adaptation de Listeria monocytogenes dans le sol : rôle du système de communication Agr

Persistance and adaptation of Listeria monocytogenes in the soil : role of the communication system Agr

• Auteur / Autrice : Anne-Laure Vivant
• Direction : Pascal Piveteau, Dominique Garmyn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance le 09/07/2014
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Loïc Bollache
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Romain Briandet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anne-Marie Pourcher, Michel Gohar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adaptation (biologie)

Écologie des sols

Écologie microbienne

Listeria monocytogenes

Mots clés libres

Listeria monocytogenes

Adaptation

Persistance

Sol

Régulation transcriptionnelle

Communication

Système Agr

Listeria monocytogenes

Adaptation

Persistence

Soil

Transcriptional regulation

Communication

Agr system

Résumé

Listeria monocytogenes est une bactérie ubiquiste responsable d’une infection d’origine alimentaire, la listériose. Ce pathogène a été isolé de divers environnements dont l’environnement tellurique. La présence de L. monocytogenes dans le sol pose des problèmes sanitaires du fait de son possible transfert vers les plantes cultivées, les animaux et productions animales et l’eau. Dans ce contexte, il est essentiel de déterminer les facteurs extrinsèque et intrinsèque qui impactent l’écologie de L. monocytogenes dans le sol.Les études d’association génomique et les analyses transcriptomiques ont permis d’identifier qu’une part importante du génome de L. monocytogenes (7,3%) est dédiée à la régulation incluant 209 régulateurs transcriptionnels. Parmi eux, AgrA appartient à un système à deux composants du système de communication Agr. Nous avons étudié le rôle du régulateur transcriptionnel AgrA dans l’adaptation de L. monocytogenes au sol. La survie du mutant ∆agrA est significativement réduite dans les microcosmes de sol. De plus, une analyse transcriptomique a permis d’identifier que les taux de transcrits de 386 gènes et d’un large répertoire d’ARN non codant diffèrent significativement entre le mutant et la souche parentale. Les résultats suggèrent que la régulation de gènes et d’ARN non codant sous la dépendance d’AgrA pourrait être nécessaire pour l’adaptation optimale de L. monocytogenes au sol.De plus, la co-inoculation de mutants au système Agr défectueux avec la souche parentale a montré que le mutant ∆agrA est moins compétitif, confirmant l’importance d’AgrA dans l’adaptation de L. monocytogenes. En revanche, au cours de co-cultures, la compétitivité du mutant ∆agrD est similaire à celle de la souche parentale, ce qui laisse présumer que le mutant ∆agrD tire avantage de la présence de la souche parentale.L’un des facteurs extrinsèque essentiels susceptibles d’affecter la survie tellurique de L. monocytogenes est la composante biotique du sol. En effet, l’inactivation de la microflore du sol par ionisation lève l’inhibition de la croissance de L. monocytogenes. Au-delà de la seule abondance des communautés microbiennes, leur diversité influence le devenir des populations de L. monocytogenes. Par une approche de dilution jusqu’à extinction, nous avons démontré expérimentalement que l’érosion de la diversité microbienne se traduit par une meilleure survie de L. monocytogenes dans le sol. Nous avons démontré que les communautés microbiennes hautement diversifiées agissent comme une barrière biologique contre l’invasion de L. monocytogenes et que la composition phylogénétique de ces communautés doit être aussi considérée. Ces résultats suggèrent que l’érosion de la diversité pourrait accroître la circulation des microorganismes pathogènes dans l’environnement.

Listeria monocytogenes is a ubiquitous bacterium responsible for listeriosis, a food-borne disease. This pathogen has been isolated from various environments of which the telluric environment. The presence of L. monocytogenes in soil can increase health hazards due to the risk of transfer to vegetables, animals and animal products and water. Considering the role of soil in the circulation of pathogens from farm environment to plant and animal products and eventually to foodstuff, it is critical to identify intrinsic and extrinsic factors that drive the fate of L. monocytogenes in soil. Genome-wide and transcriptomic analyses found that an important part of the genome of L. monocytogenes (7.3%) is dedicated to regulation including 209 transcriptional regulators. Among these, AgrA is the response regulator of the two component system AgrC/AgrA which is part of the Agr communication system. We investigated the role of AgrA for L. monocytogenes adaptation to soil. A ∆agrA mutant displayed significantly reduced survival in soil microcosms. Additionally, microarray analyses identified 386 genes and a large repertoire of ncRNA as differentially transcribed between the mutant and the parental strain. The results presented here suggest that AgrA may be critical for the adaptation of L. monocytogenes by regulating an important network of genes and ncRNAs.Moreover, co-inoculation of mutants of the Agr system with the parental strain showed that inactivation of the regulator AgrA resulted in a decrease of the fitness of the strain, confirming that AgrA is necessary for optimal L. monocytogenes adaptation. On the other hand, when co-cultured with the parental strain, the fitness of the ∆agrD mutant was not affected, indicating that the mutant ∆agrD took advantage of the parental strain.Soil biology is a major extrinsic factor that conditions the fate of L. monocytogenes populations in soil. Inactivation of microbial communities lifted growth inhibition. Experimental erosion of soil microbial diversity showed that highly diverse soil microbial communities act as a biological barrier against L. monocytogenes invasion and that phylogenetic composition of the community also has to be considered. These results suggest that erosion of diversity may have damaging effects regarding circulation of pathogenic microorganisms in the environment.