Le Quorum Sensing chez la bactérie marine Shewanella woodyi : Rôle dans l'émission de luminescence et dans la formation du biofilm

Quorum sensing in the marine bacterium Shewanella woodyi : Role in luminescence emission and biofilm formation

• Auteur / Autrice : Mahmoud Hayek
• Direction : Maëlle Molmeret, Yves Blache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 17/05/2018
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences. ED 548 (Toulon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (MAPIEM). EA 4323 (Toulon)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maëlle Molmeret, Yves Blache, Vincent Méjean, Florence Wisniewski-Dyé, Ali Khalil Atoui, Claudine Baraquet, Alexis Bazire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Méjean, Florence Wisniewski-Dyé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries marines

Bactéries luminescentes

Biofilms

Bioluminescence

Quorum sensing

Mots clés libres

Shewanella woodyi

AHL Acyl homoserine lactone

AI2 Auto inducteur 2

Bactérie biosenseur

Shewanella woodyi

AHL Acylhomoserine lactone

AI2 autoinducer 2

Biosensor bacteria

Résumé

Le « quorum sensing » (QS) est un moyen de communication bactérienne impliquant des petites molécules appelées auto-inducteurs qui au-delà d’un certain seuil de concentration induisent une synchronisation de l’expression génétique au sein de la communauté bactérienne. Ce mécanisme est impliqué dans plusieurs processus bactériens tels que la luminescence, la formation du biofilm, ce qui en fait une cible privilégiée pour l’inhibition du biofilm bactérien nuisible aux activités humaines. Plusieurs systèmes QS ont été identifiés ; les plus étudiés sont le système AHL (acyl homoserine lactone) et le système AI2 (auto inducteur 2). L’objectif principal de cette thèse est de caractériser le(s) système(s) QS de Shewanella woodyi, une bactérie marine luminescente capable de coloniser rapidement une surface et de former un biofilm. L’utilisation de biosenseurs de référence et des expériences de LC-MS ont montré que S. woodyi synthétise la C8-HSL et l’AI2. La mutation des gènes impliqués dans la synthèse ou la détection des HSL abolit la luminescence mais n’affecte pas la formation du biofilm. De plus, le système AI2 ne semble pas impliqué dans la luminescence et la formation de biofilm de S. woodyi. L’absence d’un récepteur d’AI2 suggère que cette molécule n’a pas un rôle régulateur et qu’elle ne serait qu’un produit secondaire du métabolisme cellulaire. Ce travail a donc permis de caractériser les 2 principaux systèmes QS de S. woodyi et pourrait permettre d’en faire un nouveau biosenseur marin.

Quorum sensing (QS) is a bacterial communication system involving small molecules called autoinducers which above a threshold concentration, induce the synchronization of genes expression within the bacterial community. This mechanism is involved in several bacterial processes such as luminescence and biofilm formation, making it a preferred target for the inhibition of bacterial biofilm harmful to human activities. Several QS systems have been identified; the most studied ones are the AHL system (acylhomoserine lactone) and the AI2 system (autoinducer 2). The main objective of this thesis is to characterize the QS system (s) of Shewanella woodyi, a luminescent marine bacterium able to rapidly colonize a surface and form a biofilm. The use of reference biosensors and LC-MS experiments have shown that S. woodyi synthesizes C8-HSL and AI2. The mutation of the genes involved in the synthesis or detection of HSL abolishes luminescence but does not affect the biofilm formation. Moreover, the AI2 system does not appear to be involved in the luminescence and biofilm formation of S. woodyi. The absence of an AI2 receptor suggests that this molecule does not have a regulatory role and that it is only a secondary product of cellular metabolism. This work has allowed the characterization of the 2 main QS systems of S. woodyi, which could make this strain a new marine biosensor.