Communication quorum sensing : régulation génique chez Pseudomonas syringae pv. maculicola et structuration des populations rhizosphériques

par Cathy d' Angelo-Picard

Thèse de doctorat en Sciences Biologiques. Ecologie microbienne

Sous la direction de Yves Dessaux et de Denis Faure.

Soutenue en 2004

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Plante transgénique
• N-ahsl
• Dégradation

Résumé

Le quorum sensing (QS) est un mode de régulation qui lie l'expression génique à la densité cellulaire bactérienne. Cette régulation implique la synthèse, de molécules signal, telles les N-acyl homosérine lactones (N-AHSL). Le QS joue des rôles importants chez les bactéries associées aux plantes. La souche phytopathogène Pseudomonas syringae pv. Maculicola 10912-9, possède une régulation QS. L'étude des gènes psmI (N-AHSL synthase) et psmR (régulateur activé par les N-AHSL) montre que seul le gène psmI est régulé au niveau transcriptionnel par PsmR, en répondant à la présence de N-AHSL. En revanche, aucune fonction régulée par QS, notamment impliquées dans la survie et la compétitivité des bactéries, n'a pu être mise en évidence. Dans une seconde partie de la thèse, la régulation QS a été analysée à l'échelle des communautés bactériennes issues de la rhizosphère de tabac sauvage ou transgénique produisant de façon constitutive des N-AHSL. Dans ces deux types de rhizosphère, aucune différence entre les densités de cellules bactériennes cultivables et non cultivables étudiées ainsi qu'entre les densités de cellules bactériennes capables de produire ou de dégrader le signal N-AHSL, n'a été observée. D'autre part, les communautés émettrices et dégradatrices ou perturbatrices du signal N-AHSL sont distinctes. L'analyse génétique plus fine de ces deux populations a mis en évidence que les bactéries productrices de N-AHSL appartiennent aux alpha, beta et gamma protéobactéries. Les bactéries dégradatrices de N-AHSL appartiennent à la fois aux groupes à coloration de Gram positif ou négatif. Des souches appartenant à une même espèce peuvent aussi produire ou dégrader les N-AHSL.

Résumé

Bacteria have evolved a regulatory mechanism, the quorum sensing (QS) that links perception of bacterial cell-density to gene expression. In several Gram negative bacteria, this regulation involved the synthesis of signal molecules such as the N-acyl homoserine lactones (N-AHSL). The QS is widespread among plant-associated bacteria. Thus, the phytopathogen Pseudomonas syringae pv. Maculicola 10912-9 possesses a QS regulation system. The luxI homologue, psmI, that encodes the N-AHSL synthase is positively regulated at the transcriptional level by PsmR, the LuxR homologue. Full expression of psmI requires the presence of N-AHSL whereas the expression of the transcriptional regulator psmR appears not to be regulated by its product and by the presence of the N-AHSL. No function regulated by QS, especially those implicated in the interaction with the plant and the surviving, were identified in this bacteria. In a second part of the thesis, the QS regulation has been analyzed at the community level in the rhizosphere. Wild-type (WT) and N-AHSL-producing tobacco (T) plants have been installed in a non sterile soil. Our results indicate that the densities of cultivable and non cultivable bacterial population, as well as those of N-AHSL producing and degrading bacteria, did not differ as a function of the genotype of the plants (WT or T tobacco rhizosphere). Moreover, these N-AHSL producing and degrading communities are distinct. The N-AHSL producing bacteria belong to the alpha, beta and gamma proteobacteria. The N-AHSL degrading bacteria may be members of the gram positive or gram negative groups. In addition, members of the same species can either produce or degrade N-AHSL.