Rôle des ARNs non codants dans la pathogenèse des infections liées à un entéropathogène émergent humain, Clostridium difficile

Role of non-coding RNAs in the pathogenesis of infections related to an emerging human enteropathogen, Clostridium difficile

• Auteur / Autrice : Victor Kreis
• Direction : Olga Soutourina, Claire Janoir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 01/02/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Fabienne Malagnac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Debarbieux, Florence Hommais, Frédéric Barbut, Jean-Marc Ghigo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Debarbieux, Florence Hommais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infections à Clostridioides difficile

Relations hôte-bactérie

Petits ARN

Mots clés libres

Régulation de l'expression des gènes

ARNs régulateurs

Bactéries pathogènes

ARN antisens

Protéine chaperon à l’ARN Hfq

Clostridioides difficile

Regulation of gene expression

Regulatory RNAs

Pathogenic bacteria

Antisense RNA

RNA chaperone protein Hfq

Clostridioides difficile

Résumé

Clostridioides difficile est une bactérie pathogène à Gram positif retrouvée principalement dans les sols et les intestins des mammifères. Il est la principale cause de diarrhées associées aux soins chez les adultes dans les pays industrialisés. L’incidence de ces infections continue à augmenter et cette tendance est accentuée par le vieillissement général de la population. C. difficile représente aujourd’hui un réel danger pour la santé humaine et animale. Mieux comprendre la régulation du processus de colonisation du tube digestif semble donc indispensable pour l’étude de ce pathogène émergent. Chez la plupart des bactéries, les ARN non codants (ARNnc) interviennent dans la régulation de nombreux processus physiologiques, dont les processus de virulence. Des expériences récentes de transcriptomique menées par mon laboratoire ont permis d’identifier un grand nombre d’ARNs régulateurs chez C. difficile. L’objectif de cette thèse est de caractériser le rôle des ARNs non codant dans le contrôle du cycle infectieux chez C. difficile, mais également de mieux comprendre les réseaux de régulation contrôlant les processus indispensables au développement de C. difficile au contact de son hôte. Pour ce faire, une approche de transcriptomique permettant de visualiser simultanément les ARNs induits ou réprimés chez l’hôte et le pathogène durant l’infection a été mise en œuvre, ce qui a permis d’identifier certains ARNs différentiellement exprimés au cours de l’infection par rapport à une condition contrôle. D’autre part, plusieurs ARNs régulateurs spécifiques à une souche hypervirulente de PCR-ribotype 027 avaient déjà été identifiés lors d’une expérience de transcriptomique comparative entre cette même souche et une souche de référence 630. L’étude de l’un de ces ARN non codant localisée dans une région prophagique a permis de caractériser un nouveau riboswitch, situé en amont d’un gène intervenant dans un processus de défense contre l’infection phagique (Abi). Finalement, un dernier aspect original du contrôle de la virulence par C. difficile est également exploré par l’étude du rôle d’une protéine ARN chaperonne (Hfq) connue pour être impliquées dans de nombreux réseaux de régulations de la physiologie bactérienne, mais également dans le contrôle des processus de virulence chez la plupart des bactéries à Gram négatif. La caractérisation d’un mutant de délétion pour cette protéine a permis d’étudier le rôle de cette protéine chez C. difficile dans la régulation de la virulence via la caractérisation de divers phénotypes reliés à la virulence et durant des tests in vivo chez la souris. Ce projet a ainsi permis une meilleure compréhension des mécanismes de régulation de certains aspects originaux du contrôle de la virulence par ARN non codant chez C. difficile.

Clostridioides difficile is a Gram-positive pathogenic bacterium found mainly in the soils and intestines of mammals. It is the leading cause of adult health care associated diarrhea in industrialized countries. The incidence of these infections continues to increase and this trend is accentuated by the general aging of the population. C. difficile now represents a real danger to human and animal health. A better understanding of the regulation of the colonization process of the digestive tract therefore seems essential for the study of this emerging pathogen. In most bacteria, non-coding RNAs (ncRNAs) govern the regulation of many physiological processes, including virulence processes. Recent transcriptomic experiments initiated by my laboratory have identified a large number of regulatory RNAs in C. difficile. The objective of this thesis is to characterize the role of non-coding RNAs in the control of the infectious cycle in C. difficile, but also to better understand the regulatory networks controlling the processes essential for the development of C. difficile in contact with its host. To do this, a transcriptomic approach making it possible to simultaneously visualize the RNAs induced or repressed in the host and the pathogen during the infection was implemented, which made it possible to identify certain RNAs differentially expressed during the infection versus a controlled condition. On the other hand, several regulatory RNAs specific to a hypervirulent ribotype 027 strain had already been identified during a comparative transcriptomic experiment between this same strain and a reference strain 630. The study of one of these non-coding RNAs located in a prophagic region made it possible to characterize a new riboswitch, located upstream of a gene involved in a process of defense against phage infection (Abi). Finally, a last original aspect of virulence control by C. difficile is also explored by studying the role of an RNA chaperone protein (Hfq) known to be involved in numerous regulatory networks of bacterial physiology, but also in the control of virulence processes in most Gram-negative bacteria. The characterization of a deletion mutant for this protein made it possible to study the role of this protein in C. difficile in the regulation of virulence through the characterization of various phenotypes related to virulence and during in vivo tests in mice. This project has thus enabled a better understanding of the regulatory mechanisms of certain original aspects of virulence control by non-coding RNA in C. difficile.