Petits gènes et peptides sécrétés chez Streptococcus thermophilus : identification, implication potentielle dans la communication intercellulaire

par Mariam Ibrahim

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Microbiologie

Sous la direction de Véronique Monnet.

Soutenue en 2007

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

mots clés

• Peptide cyclique
• Transporteur d'oligopeptide Ami
• Régulateur transcriptionnel Rgg
• Peptides cycliques
• Oligopeptides -- Transport physiologique
• Transcription génétique

Résumé

Chez les bactéries à Gram+, la communication de type quorum-sensing passe essentiellement par la détection de petits peptides sécrétés. Chez S. Thermophilus, bactérie non pathogène présente dans les produits laitiers, peu de données sont disponibles concernant ces phénomènes de communication. Or, ils jouent un rôle important dans l’établissement et l’évolution des écosystèmes. Nous nous sommes intéressés aux petits peptides secrétés par Streptococcus thermophilus et potentiellement impliqués dans ces phénomènes en combinant des approches bioinformatique, biochimique et génétique. Notre objectif était de mettre en évidence ces petits peptides et de comprendre leur rôle. Nous avons recherché les petits gènes dans les génomes de streptocoques en utilisant un logiciel adapté à leur détection. De façon remarquable, cette étude a permis de générer une liste de petits gènes qui n’ont pas été annotés dans GenBank. Chez S. Thermophilus, nous avons vérifié l’expression de certains de ces petits gènes par analyse transcriptomique. Parmi la liste obtenue, nous avons identifié une nouvelle famille de petits gènes codant potentiellement des petits peptides hydrophobes (SHP), associés à des gènes codant des régulateurs transcriptionnels de la famille Rgg. Nous avons également identifié des petits peptides dans les surnageants de culture de S. Thermophilus. Nous avons mis en évidence la production, par la souche LMD-9, d’un peptide nommé Pep1357C, possédant une modification post-traductionnelle originale. Nous avons montré que la production de ce peptide dépend des conditions de croissance, et nécessite la présence du transporteur d’oligopeptides Ami et du régulateur Rgg1358. Ces résultats nous ont permis de proposer un modèle de contrôle de l’expression du gène codant Pep1357C. Le peptide SHP jouerait le rôle de la phéromone sécrétée qui une fois réimportée par Ami activerait le régulateur Rgg1358. Celui-ci induira l’expression du gène codant Pep1357C. Ce travail fournit de nouvelles perspectives concernant la détection des petits gènes, leur régulation et leurs fonctions éventuelles chez S. Thermophilus.

Titre traduit

Short genes and secreted peptides by Streptococcus thermophilus : identification and potential implication in intercellular communication

Résumé

In Gram+ bacteria, quorum-sensing communication that controls gene expression in response to cell density goes essentially through the detection of short secreted peptides. Quorum-sensing is involved in regulation of a diverse array of physiological activities. In S. Thermophilus, a non-pathogenic bacterium widely used in dairy products, few data are available concerning cell communication phenomenon. Here, we set about a study on short peptides secreted by Streptococcus thermophilus implied in quorum-sensing phenomenon using a combination of bioinformatics, biochemical and genetic approaches. Our objective was to identify these peptides and to determine their role. We detected the short genes in streptococci genomes using specific software adapted to the detection of short genes. Remarkably this study enabled to generate a list of short genes some of which were not annotated in GenBank data. In S. Thermophilus, we checked the expression of some of these short genes by a transcriptomic analysis. We identified a new family of short genes encoding short hydrophobic peptides (SHP) associated with genes encoding transcriptional regulators of the Rgg family. We also tried to identify short peptides secreted in the culture supernatants of S. Thermophilus. We highlighted the production by S. Thermophilus LMD-9 of a peptide designated Pep1357C. This peptide features an original post-translational modification. We showed that production of this peptide is dependent on growth conditions and requires the presence of the oligopeptide transporter Ami and transcriptional regulator Rgg1358. The results obtained enabled us to suggest a model that controls the expression of gene coding Pep1357C. The peptide SHP would act as the pheromone secreted in the supernatant then reimported by Ami which could thus lead to the expression of the encoding gene Pep1357C. Pep1357C would be modified and exported thanks to proteins coded by those genes located downstream of the gene encoding Pep1357C. This work provides new prospects on the detection of short genes, their regulation and possible functions in S. Thermophilus.