Biogenèse de la pellicule chez Shewanella oneidensis

par Cyril Gambari

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Vincent Méjean et de Cécile Jourlin.

Le président du jury était Amel Latifi.

Le jury était composé de Jean Philippe Dos Santos.

Les rapporteurs étaient Alain Dufour, Jean Guzzo.


  • Résumé

    La bactérie aquatique Shewanella oneidensis est capable, en condition statique et en présence d'oxygène, de former un biofilm à l'interface air-liquide, appelé pellicule. Mon travail a porté sur la biogenèse de la pellicule.Il a été montré dans le groupe que le régulateur de réponse du système chimiotactique, la protéine CheY3, était impliqué dans la biogenèse de la pellicule. Cette protéine est essentielle dans les étapes précoces et tardives de sa formation alors que son partenaire habituel, CheA3, semble ne jouer un rôle que dans les étapes tardives. Mon travail s'est focalisé sur la recherche de partenaires de CheY3.J'ai introduit une banque d'ADN génomique de S. oneidensis dans la souche ΔcheY3 et j'ai cherché des gènes dont la surexpression permettait de restaurer la formation de la pellicule. Cette approche a révélé deux gènes pdgA et pdgB. J'ai montré que les protéines PdgA et PdgB étaient capables de synthétiser du di-GMPc, suggérant que ce messager secondaire est impliqué dans la biogenèse de la pellicule. L'hydrolyse du di-GMPc par des enzymes dédiées empêche en effet sa formation.J'ai montré que l'opéron mxd, contrôlant la synthèse d'exopolysaccharides dans les biofilms de surface, était impliqué dans la formation de la pellicule. La première protéine codée par cet opéron, MxdA, est capable de lier le di-GMPc. Des expériences de pontage chimique et de double hybride ont révélé que MxdA, CheY3, PdgA et PdgB, formaient un réseau de régulation gouvernant la biogenèse de la pellicule.J'ai montré que les systèmes à deux composants BarA/UvrY et ArcS/ArcA contrôlant la transcription de l'opéron mxd sont aussi impliqués dans la formation du biofilm flottant.

  • Titre traduit

    Pellicle biogenesis in Shewanella oneidensis


  • Résumé

    The aquatic bacterium Shewanella oneidensis is able to form, under static conditions and in the presence of oxygen, a biofilm at the air-liquid interface, called pellicle. My work was focused on the biogenesis of this pellicle.It was previously shown in the team that, surprisingly, the CheY3 protein, the response regulator of the chemotactic regulatory system, is involved in the biogenesis of the pellicle. This protein was shown to be essential both in early and late steps of pellicle formation whereas its usual partner, the kinase CheA3, seems to play a role in the late steps only. I was therefore looked for the partners of the CheY3 protein for pellicle formation.For this purpose, I have introduced a multi-copy genomic library in the ΔcheY3 strain and searched for genes whose overexpression allowed pellicle restoration. Strikingly, this approach revealed two genes pdgA and pdgB. Interestingly, we showed that PdgA and PdgB proteins are able to synthesize c-di-GMP, suggesting a role for this second messenger in pellicle biogenesis. Indeed, c-di-GMP hydrolysis by dedicated enzymes blocks pellicle formation.We also showed that the mxd operon, controlling the exopolysaccharides synthesis in biofilm associated with a solid surface, is also involved in pellicle formation. Moreover, the first protein encoded by this operon, MxdA, is able to bind c-di-GMP. Cross-linking and bacterial two-hybrid experiments revealed that MxdA, CheY3, PdgA and PdgB, form a complex regulatory pathway governing the biogenesis of the pellicle.Finally, we have shown that the two-component systems BarA/UvrY and ArcS/ArcA, controlling the mxd transcription, are also involved in pellicle formation.


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