Etudes comparatives de lactobacillus delbrueckii sous-espèces lactis et bulgaricus : identification des déterminants du phénotype anti-inflammatoire

par Hela El Kafsi

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Maarten Van De Guchte.

Soutenue le 10-04-2014

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole Doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (2000-2015 ; Paris) , en partenariat avec Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine (Jouy-en-Josas) (laboratoire) et de Interactions des Firmicutes avec leurs environnements (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Le travail décrit dans cette thèse a commencé avec la découverte d’effets anti-inflammatoires chez certaines souches de L. delbrueckii. Il avait été montré que l’effet anti-inflammatoire est souche-dépendant, et implique l’action de protéines exposées à la surface de la bactérie. Dans le but d’identifier l’effecteur bactérien à l’origine de l’effet immuno-modulateur, 8 souches de L. delbrueckii ont été sélectionnées. Deux de ces souches sont à fort effet anti-inflammatoires, et les 6 restantes sont à effet faible ou intermédiaire. Pour l’identification des protéines potentiellement responsables pour l’effet anti-inflammatoire, des études de génomique et transcriptomique comparatives des 8 souches de L.delbrueckii ont été entreprises, ainsi qu’une étude comparative du protéome de surface bactérienne.La première partie de cette thèse décrit les résultats de finition du génome d’une des deux souches hautement anti-inflammatoires. Cette étape a révélé que la partie manquante de la séquence génomique était principalement composée de séquences répétées de type séquences d’insertions (IS), dont le nombre s’avère particulièrement élevé.La deuxième partie de la thèse décrit une étape de valorisation des données génomiques à travers une étude comparative entre souches de la ssp. lactis et souches de la ssp. bulgaricus. Cette étude révèle que les deux ssp. de L. delbrueckii évoluent en adaptation au milieu lait. Toutefois, la ssp. bulgaricus semble avoir atteint un stade d’adaptation plus avancé que celui de la ssp. lactis. L’adaptation des deux ssp. à leur environnement se fait principalement par un phénomène de perte spontanée de gènes devenus superflus.Une étude plus avancée de la structure génomique des deux ssp. révèle deux nouveaux aspects des différences de structure génomique. Tout d’abord, au sein du core génome des deux sous-espèces, les évènements d’échange génétique et recombinaison ont contribué plus à la diversité au sein de la ssp. lactis qu’à la diversité chez la ssp. bulgaricus. Ensuite, une structure inversée répétée de grande taille, rarement observée dans les génomes bactériens, s’avère caractéristique de la ssp. bulgaricus. La troisième partie de thèse décrit les trois approches comparatives menées dans le but d’identifier les protéines bactériennes à l’origine de l’effet anti-inflammatoire. Au bout de ces études, nous avons sélectionné 56 gènes candidats, dont 41 ont été clonés dans un système d’expression hétérologue. Pour l’instant, 17 clones d’expression ont été testés in vitro pour leur potentiel immuno-modulateur. Les résultats préliminaires ont permis l’identification d’une protéine à effet anti-inflammatoire.

  • Titre traduit

    Comparative studies of Lactobacillus delbrueckii ssp. lactis and ssp. bulgaricus : identification of anti-inflammatory bacterial effectors


  • Résumé

    The work described in this thesis began with the discovery of anti -inflammatory effects in certain strains of L. delbrueckii. The anti- inflammatory effect had been shown to be strain - dependent, and implicate the action of bacterial surface exposed proteins.In order to identify the bacterial effector responsible for the immunomodulatory effect, eight strains of L. delbrueckii were selected. Two of these strains have a strong anti -inflammatory effect, whereas the remaining strains have a weak to intermediary effect. To identify proteins that may be responsible for the anti- inflammatory effect, comparative genomic and transcriptomic studies of the 8 L.delbrueckii strains were conducted, as well as a comparative study of the bacterial surface proteome.The first part of this thesis describes the genome finishing of one of the highly anti- inflammatory strains. This step revealed that the missing part of the genome sequence was mainly composed of repeated sequences such as insertions sequences (IS), that were present in a particularly high number.The second part of the thesis describes the valorisation of genomic data through a comparative study between ssp. lactis strains and ssp. bulgaricus strains. This study reveals that both L. delbrueckii ssp. are evolving in adaptation to the milk environment. However, the ssp. bulgaricus appears to have reached a more advanced stage of adaptation than the ssp. lactis. The adaptation of both ssp. to their environment is primarily a phenomenon of spontaneous loss of genes that have become superfluous. A more detailed study of the genome structure of the two ssp. reveals two important differences. Firstly, within the L. delbrueckii core genome, genetic exchange and recombination contributed much more to the ssp. lactis diversity than to the ssp. bulgaricus diversity. Furthermore, a large inverted repeat structure, rarely observed in bacterial genomes, appears to be characteristic of the ssp. bulgaricus.The third part of the thesis describes the three comparative approaches used to identify bacterial proteins responsible for the anti- inflammatory effect.We selected 56 candidate genes, of which 41 were cloned in a heterologous expression system. So far, 17 expression clones were tested in vitro for their immunomodulatory potential. The preliminary results allowed the identification of one protein with anti-inflammatory effects.


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