La ruminococcine C, caractérisation génétique et dissémination au sein du microbiote intestinal

par Ange Pujol

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Nutrition, sécurité alimentaire

Sous la direction de Michel Fons.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 3 .

mots clés

• Microflore -- Thèses et écrits académiques
• Bactériocines -- Thèses et écrits académiques
• Appareil digestif -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Ruminococcus gnavus El est une bactérie anaérobie stricte à Qram positif, qui appartient au groupe phylogénétique Clostridium coccoides et a été isolée du microbiote intestinal d'un homme sain. In vivo et sous la dépendance de la trypsine, la souche El produit la Ruminococcine C (RumC), bactériocine active contre C. Perfringens, qui a été précédemment purifiée à partir de contenus caecaux de rats monoxéniques. Une région de 15kb du chromosome de R. Gnavus E1 portant le cluster de gènes impliqué dans la biosynthèse de RumC a été caractérisée. Elle contient 17 ORF organisés en opérons impliqués dans la régulation, l'immunité, la synthèse et la sécrétion de RumC. De façon originale, 5 gènes partageant 61 à 86% d'identité et susceptibles de coder une bactériocine de type RumC ont été identifiés sur le cluster. Les produits des gènes rumC1, rumC[4] et rumC[5] correspondent aux peptides purifiés à partir de contenu caecal. Le rôle de rumC[2] et rumC[3] reste à déterminer. L'utilisation d'animaux gnotobiotiques a permis de montrer que le cluster rumC est hébergé par un élément mobile qui peut être transféré in vivo à une autre souche appartenant au groupe C. Coccoides. L'analyse bioinformatique suggère que cet élément serait un transposon conjugatif de la famille du Tn916. Une étude complémentaire montre que les gènes rumC sont largement disséminés dans le microbiote dominant de l'Homme, au sein du groupe C. Coccoides. Ces observations suggèrent que RumC jouerait un double rôle : d'une part dans le pouvoir colonisateur des souches productrices en éliminant les compétiteurs directs, d'autre part dans la protection de l'hôte par son action contre le pathogène C. Perfringens.

Titre traduit

Ruminococcine C, genetic characterization and dissemination among the intestinal microbiota

Résumé

Ruminococcus gnaws El is a strict anaerobic Gram positive bacterium that belongs to the Clostridium coccoides phylogenetic group and was isolated from the dominant faecal microbiota of a healthy adult. In vivo, the E1 strain produces RuminococcinC (RumC), a trypsin-dependant bacteriocin which is active against C. Perfringens. RumC was previously isolated from the caecal content of E1-monocontaminated rats. A 15 kb-long fragment from the El chromosome harbouring the genes responsible for RumC-biosynthesis was characterized. Seventeen ORFs organized as operons were shown to be involved in regulation, immunity, synthesis and secretion of RumC. Surprisingly, 5 genes displaying 61 to 86% identity and susceptible to encode a RumC-like bacteriocin were identified. RumC1, rumC[4] and rumC[5] gene products corresponded to the peptides previously purified from the caecal contents. The role of rumC2 and rumC3 needs to be determined. Using gnotobiotic animals, we demonstrated that the rumC genetic cluster was harboured on a mobile genetic element that could be transferred in vivo to another strain belonging to the C. Coccoides group. Bio-computerized analysis suggested that this mobile genetic element was a conjugative transposon that belonged to the Tn916 family. Additional experiments showed that the rumC genes were widely disseminated in the human dominant microbiota, among the C. Coccoides group. These results suggest that RumC could play a double role : first in the colonization power of producing strains by eliminating direct competitors, and second in the protection of the host by its activity against the pathogen C. Perfringens.