Identification et caractérisation d'un îlot génomique d'une souche d'Escherichia coli pathogène aviaire

Identification and characterization of a genomic island of an avian pathogenic Escherichia coli strain

• Auteur / Autrice : Iman Chouikha
• Direction : Maryvonne Moulin-Schouleur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Tours

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colibacillose

Escherichia coli

Volailles -- Maladies infectieuses

Virulence (microbiologie)

Transfert génétique

Résumé

Certaines souches d'E. Coli sont pathogènes et provoquent des infections intestinales ou extra-intestinales chez l'homme et les animaux. Chez les volailles, les APEC (Avian Pathogenic E. Coli), provoquent une infection systémique à point de départ respiratoire pouvant conduire à la mort de l'animal. Plusieurs facteurs de virulence ont été identifiés pour ces souches, mais ne suffisent pas à expliquer tout le processus infectieux. L'identification de nouveaux facteurs de virulence devrait permettre de mieux comprendre le schéma infectieux de ces souches. Les facteurs de virulence bactériens sont fréquemment situés au sein d'éléments mobiles (plasmides, transposons ou îlots de pathogénicité (PAIs)). Les PAIs sont souvent associés à leurs extrémités au loci d'ARNt. Nous avons mis en évidence chez la souche APEC BEN2908, un nouvel îlot génomique nommé AGI-3 pour ''APEC Genomic Island 3'' inséré au locus selC et possédant la plupart des caractéristiques des PAIs. AGI-3 est encadré par des séquences directes répétées, possède des gènes codant pour des éléments de mobilité potentiels et est de taille importante (49 600 pb). Cet îlot est composé de 49 ORFs, dont 3, aec35 à aec37, semblent impliqués dans le métabolisme des sucres. Par comparaison du phénotype de la souche sauvage et de son mutant isogénique délété des ORFs aec35-37, nous avons mis en évidence l'implication de ce groupe de gènes dans l'assimilation des hydrates de carbone. Des reproductions expérimentales de la colibacillose chez le poulet ont permis de déterminer leur implication dans les étapes précoces de l'infection. La présence d'une intégrase de phage ainsi que des sites att indiquent qu'AGI-3 a probablement été acquis par transfert horizontal. En faveur de cette hypothèse, nous avons montré qu'AGI-3 pouvait exister sous forme épisomale dans le cytoplasme bactérien et être transféré à une souche d'E. Coli K-12 par conjugaison. Ces données montrent qu'AGI-3 est un vecteur potentiel de dissémination de gènes de virulence entre souches bactériennes.

Escherichia coli is also of causing a variety of intestinal or extraintestinal infections in humans and animals. In poultry flocks APEC (Avian pathogenic E. Coli) are involved in a systemic infection initiated in the respiratory tract that can be lethal for the animals. Several bacterial factors have been associated with their virulence, however the mechanisms underlying pathogenicity are not fully understood yet. Identification of new factors involved in the pathogenesis of APEC should lead to a better understanding of the infectious process. In bacteria, virulence factors are often located in mobile genetic elements (transposons or pathogenicity islands (PAIs)). PAIs are often associated with tRNA loci. We identified a new PAI in the APEC strain BEN2908, that we named AGI-3 for ''APEC genomic island 3''. AGI-3 is located at the 3'-end of the selC tRNA and possesses several characteristics of PAIs (flanked by direct repeats, presence of genes coding for putative mobile elements and large size 49 600 pb). AGI-3 shows a mosaic structure. It is composed of 49 ORFs three of them, aec35 to aec37, seem to be implicated in sugar metabolism. Comparing the abilities of the wild type strain BEN2908 and of the isogenic mutant, deleted for the three genes, to assimilate carbohydrates and to induce colibacillosis in a chicken experimental model, we demonstrated the implication of the cluster in the uptake of seven carbohydrates and in pathogenesis at the early steps of the infection. The presence of a putative active integrase gene as well as att sites suggested that AGI-3 could have been acquired by horizontal gene transfer. We demonstrated that AGI-3 is able to excise from the chromosome and to persist in the bacterial cytoplasm as a circular form and be transferred to an E. Coli K-12 strain by conjugation. These data show that AGI-3 could be a potential vector for dissemination of virulence genes between bacterial strains.