Rôle de l'agrégation bactérienne sur la physiologie de Escherichia coli

Role of bacterial aggregation in Escherichia coli physiology

• Auteur / Autrice : Yankel Chekli
• Direction : Christophe Beloin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 25/03/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioScience Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique des biofilms (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Structure de recherche : Institut Pasteur. Département de Microbiologie (2006-….)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Dussurget
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Bouveret, Rut Carballido-López
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ulrich Dobrindt, Luís Ángel Fernández-Herrero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Escherichia coli

Adhésines

Bactéries -- Agrégation

Mots clés libres

Bactéries

Adhésines

Agrégation

Physiologie

Tolérance aux stress

Dynamique des protéines

Biofilms

Bacteria

Adhesins

Aggregation

Physiology

Stress tolerance

Proteins dynamic

Biofilms

Résumé

La colonisation bactérienne de l'environnement et des tissus hôtes dépend principalement de leur capacité à interagir et à adhérer de manière robuste aux surfaces ainsi qu'entre elles, afin de résister aux flux et aux perturbations qu'elles peuvent rencontrer. La colonisation bactérienne implique des appendices cellulaires protéiques appelés adhésines, composés de structures fimbriales ou afimbriales exposées à la surface bactérienne par divers systèmes de sécrétion. Si le processus d'adhésion aux surfaces abiotiques ou muqueuses est bien décrit, l'adhésion des bactéries à d'autres bactéries de la même espèce (auto-agrégation) ou à des espèces non apparentées (co-agrégation) est moins étudiée. Bien qu'ils soient beaucoup plus petits que les biofilms matures, ces agrégats conservent certaines de leurs caractéristiques, notamment une meilleure tolérance à divers stress, dont les antibiotiques, la prédation et le système immunitaire. Pour mieux comprendre le phénomène d'agrégation observé chez E. coli, nous avons identifié, parmi ses nombreuses adhésines, celles capables de déclencher des mécanismes d'auto-agrégation. Nous avons étudié les conséquences de ces mécanismes d'agrégation sur la physiologie d'E. coli. En particulier, nous tentons d'expliquer pourquoi les agrégats sont plus résistants que les bactéries planctoniques à certains stress. Cette question a été étudiée via des analyses transcriptomiques comparatives sur des agrégats formés par E. coli. Enfin, nous avons montré qu'un outil fluorescent utilisé chez les eucaryotes, FAST, peut être utilisé pour étudier les protéines extracellulaires chez les bactéries gram-positives et gram-négatives et nous l'avons utilisé pour étudier la dynamique à la surface de l'Ag43, la principale adhésine d'agrégation d'E. coli.

Bacterial colonization of the environment and host tissues depends mostly on their ability to interact and adhere robustly to target surfaces as well as to each other in order to withstand the fluxes and perturbations they may encounter. Bacterial colonization involves proteinaceous cellular appendages called adhesins, composed of fimbrial or afimbrial structures exposed to the bacterial surface by a variety of secretion systems. While the process of adhesion to abiotic or mucosal surfaces is well described, the adhesion of bacteria to other bacteria of the same species (self-aggregation) or to unrelated species (co-aggregation) is less studied. While being much smaller than mature biofilms these aggregates maintain some of their characteristics including enhanced tolerance to various stresses among which antibiotics, predation and immune system. To better understand the aggregation phenomenon observed in E. coli, we identified among its numerous adhesins those capable of mediating self-aggregation mechanisms, some of which displaying such properties in specific conditions. We studied the consequences of these aggregation mechanisms on the physiology of E. coli. In particular, we tried to explain why the aggregates are more resistant than planktonic bacteria to certain stresses. This question has been studied by comparative transcriptomic studies on aggregates formed by E. coli versus planktonic strains of the same species. And finally, we showed that a fluorescent tool used in eukaryotes, FAST, can be used to study extracellular proteins in both gram-positive and gram-negative bacteria and we used it to study the dynamic at the surface of Ag43, the main aggregation adhesin of E. coli.