Le système WalKR et son rôle dans le métabolisme de la paroi et la virulence chez Staphylococcus aureus

par Aurelia Delauné

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Tarek Msadek et de Sarah Dubrac.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .

mots clés

• Staphylococcus aureus
• Bactéries à Gram positif
• Peptidoglycane -- métabolisme
• Phosphorylation
• Régulation de l'expression des gènes bactériens
• Virulence

Résumé

Staphylococcus aureus est un pathogène à Gram positif humain majeur qui, grâce à sa capacité d'adaptation et la diversité des facteurs de virulence qu'il possède, est capable de provoquer des infections communautaires et nosocomiales. Un des principaux mécanismes impliqués dans l'adaptation bactérienne est le système à deux composants (SDC). WalKR est un SDC très conservé et spécifique des bactéries Gram positives à bas GC%, tel S. Aureus. Ce système est indispensable à la viabilité cellulaire. Nous avons montré que WalKR contrôle positivement l'activité autolytique chez S. Aureus et avons identifié 11 gènes, codant des enzymes de dégradation de la paroi, qui appartiennent au régulon WalKR. Par microscopie électronique, nous avons mis en évidence d'importants défauts de division et de structure de la paroi dans une souche carencée en WalKR, suggérant que l'essentialité de ce système pourrait être liée à la régulation des hydrolases. Pour tester cette hypothèse, nous avons exprimé les gènes des autolysines de manière WalKR-indépendante, et nous avons ainsi montré que l'expression de 2 gènes était capable de restaurer la croissance d'une souche carencée en WalKR: lytM et ssaA. Ceci relie l'essentialité du système WalKR à son rôle de régulateur du métabolisme de la paroi. Aucune étude globale du régulon WalKR n'ayant été faite, nous avons réalisé une analyse transcriptomique: nous avons entre autres établi un lien entre WalKR et le SDC SaeSR impliqué dans la virulence de S. Aureus. Ces observations, combinées au fait que la paroi bactérienne joue un rôle important dans la réponse immunitaire, nous ont conduit à étudier le rôle de WalKR dans la virulence de S. Aureus.

Titre traduit

The WaLK/WALR system and its role in cell wall metabolism and virulence in staphylococcus aureus

Résumé

Staphylococcus aureus, a major Gram-positive human pathogen, is a leading cause of both nosocomial and community infections due to its considerable capacity to produce a large variety of virulence factors and to adapt to many different environmental conditions. One of the principal mechanisms involved in bacterial adaptation is the two-component System (TCS). The WalKR TCS is well-conserved and specific to low G+C Gram-positive bacteria, including S. Aureus. This System has been shown to be essential for cell viability. We have shown that WalKR positively controls autolytic activity in S. Aureus and identified 11 genes, involved in peptidoglycan degradation, that are part of the WalKR regulon. Electron microscopy revealed that WalKR depleted cells are impaired in their capacity to divide, and present an abnormal cell surface, suggesting that the essentiality of this System could be linked to the regulation of cell wall hydrolases. In order to test this hypothesis, we have uncoupled expression of the autolysin genes from WalKR-dependent regulation and showed that expression of 2 of these genes is able to fully restore growth of WalKR-depleted cells: lytM and ssaA. This formally links the essentiality of the WalKR System to its major role in regulating cell wall dynamics. No global study of WalKR regulon had been done so we carried out a transcriptomic analysis: we could establish a novel link between WalKR and the SaeSR TCS, involved in S. Aureus virulence. These observations, combined to the fact that bacterial cell wall plays an important role in immune response, led us to study the role of WalKR in S. Aureus virulence.