Etude de la motilité et du chimiotactisme chez les leptospires

par Ambroise Lambert

Thèse de doctorat en Microbiologie procaryote et eucaryote

Sous la direction de Mathieu Picardeau.

Soutenue en 2014

à Paris 7 .


  • Résumé

    Leptospira interrogans sensu lato est responsable de la leptospirose une zoonose de répartition mondiale. L'homme est un hôte accidentel de cette maladie, il est contaminé par contact d'une peau lésée avec des sols et/ou des eaux contaminés par la bactérie. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude du rôle du chimiotactisme et de la motilité des leptospires dans leur virulence ainsi que dans leur physiologie. Dans un premier temps, nous avons développé des outils de mesure du comportement motile des leptospires. Nous avons mis au point un essai par capillaire couplé à une quantification des bactéries entrées dans les capillaires par PCR en temps réel. Cette méthode a permis de mettre en évidence de nombreux attractants des leptospires comme le sucrose, le glucose ou encore le Tween 80. Cet essai a démontré des différences de chimiotactisme entre la souche pathogène et la souche saprophyte. Pour analyser plus précisément la motilité, nous avons développé un outil de vidéomicroscopie permettant de reconstituer les trajectoires des leptospires. Afin d'étudier le rôle de la motilité et du chimiotactisme dans la virulence des leptospires, nous avons utilisé une banque de mutants obtenus par mutagénèse aléatoire. Plusieurs mutants issus de cette banque présentaient une insertion dans un opéron codant pour deux protéines FlaA. Nous avons pu démontré que les mutants qui n'exprimaient plus les deux protéines F1aA n'étaient plus motiles et étaient avirulent. L'étude de ces mutants a aussi révélé une structure unique du flagelle des leptospires au sein des spirochètes. L'analyse en microscopie électronique de la structure du flagelle des mutants a indiqué que les protéines F1aA ne participent pas à la formation de la gaine du flagelle, contrairement aux autres spirochètes. Enfin, nous avons étudié deux autres mutants présentant une insertion du transposon dans un opéron du chimiotactisme chez l'espèce pathogène. L'étude de mutants aléatoires obtenus dans les deux premiers gènes de l'opéron en utilisant l'essai par capillaire, a indiqué un rôle critique de ces gènes dans le chimiotactisme de la bactérie. L'ensemble de ces résultats suggère une motilité atypique des leptospires au sein des bactéries et un rôle de la motilité dans la virulence de la bactérie. L'étude de la motilité et du chimiotactisme des leptospires réalisée au cours de cette thèse devrait permettre une meilleure compréhension du rôle de ces mécanismes dans la virulence des leptospires. Ces travaux ouvrent la voie à l'analyse des mécanismes de biologie cellulaire responsables de l'asymétrie des flagelles chez les spirochètes et pourraient permettre de démontrer l'existence de mécanismes bactériens uniques

  • Titre traduit

    Study of chemotaxis and motility in leptospira spp


  • Résumé

    Leptospira interrogans is the causative agent of leptospirosis, a zoonotic disease contracted through contact of an abraded skin with contaminated soil or water. Leptospires have a single flagellum inserted sub terminally at each pole, wrapping around the protoplasmic cylinder and extending towards the middle of the cell without overlapping. Chemotaxis is defined by the movement of an organism toward or away from a chemical compound. Attractants induce a movement toward themself and repellents induce a movement away from themself. I developed a capillary tube assay combined with real-time PCR. This strategy led to the characterization of several new chemoattractants of Leptospira spp. . We also showed significant differences in the chemotactic behaviour between pathogenic strain and the aquicole non pathogenic strain. Inactivation of an operon containing the two leptospiralfiaA genes had no effect on sheath morphology. However, further analysis of the flagellum confirmed that mutants lacking both FlaA proteins had an altered helicity, whereas the Wild-Type flagellum that is coiled. In addition I showed by scanning electron microscopy that this mutant lacked his hook shaped ends morphology confirming also that the flagellar coil is involved in cell ends morphology. Animal experimentations using both gerbil and hamster as acute model of leptospirosis showed that mutant lacking both FIaA proteins that was not able to translate failed to colonize target organs like kidney or liver and did not cause death while Wild-Type strain and the other mutant killed ail animais. Additionally, I explored chemotaxis involvement in the pathogenesis caused by L. Interrogans which had not been previously studied. Our findings suggest for the first time that chemotaxis regulatory system might be involved in assymetrical coordination of flagellar motor and virulence of L. Interrogans which was consistent with the previous findings obtained during my doctoral experience indicating that motility was involved in virulence. Finally, these data set the basis for the comprehensive analysis of the motility regulatory mechanisms and their function in Leptospira spp. Physiology.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (162 p.)
  • Annexes : 337 réf.

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  • Cote : TS (2014) 117
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