Thèse soutenue

Multiples mécanismes de régulation post-transcriptionnelle chez les bactéries : des structures d’ARN messager aux ARN régulateurs
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Auteur / Autrice : Jonathan Jagodnik
Direction : Claude ChiaruttiniMaude Guillier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Microbiologie
Date : Soutenance le 15/09/2017
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Expression génétique microbienne (Paris)
établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Marc Nadal
Examinateurs / Examinatrices : Claude Chiaruttini, Maude Guillier, Marc Nadal, Pascale Romby, Lionello Bossi, Éric Massé, Philippe Delepelaire
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascale Romby, Lionello Bossi

Résumé

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Chez les bactéries, la régulation de l’expression génétique est fondamentale pour permettre une adaptation optimale à l’environnement. De nombreux contrôles existent, notamment au niveau post-transcriptionnel par de nombreux ARN régulateurs (sRNA pour « small RNAs »). Ceux-ci ciblent des ARN messager (ARNm), permettant une régulation rapide de la synthèse de protéines. Le plus souvent, ces sRNAs interagissent avec leur(s) cible(s) au niveau du site de fixation du ribosome (RBS pour « ribosome binding site »), entrant dès lors en compétition avec le ribosome pour la fixation à l’ARNm et entraînant une régulation négative de l’expression des gènes cibles. Pour autant, il existe de nombreux mécanismes alternatifs de régulation par les sRNA. Nous avons ainsi pu démontrer que les deux sRNAs OmrA et OmrB, conservés au sein des entérobactéries, répriment la synthèse du récepteur FepA aux complexes fer-entérobactine en ciblant une structure de l’ARNm fepA. Cette structure en tige-boucle est située en aval du RBS de fepA, et de façon surprenante, elle contrôle positivement la synthèse de FepA via une activation de la fixation de la sous-unité 30S du ribosome à l’ARNm. Des structures similaires ont pu être prédites dans d’autres ARNm, à l’image de bamA, codant la sous-unité essentielle du complexe Bam d’adressage des protéines de membrane externe en tonneaux β. Comme pour fepA, la tige-boucle de l'ARNm bamA favorise la fixation du ribosome, suggérant que ce mécanisme de régulation pourrait être bien plus général du fait de la grande conservation de bamA au sein des bactéries à Gram négatif. De surcroît, ces résultats constituent la première illustration que les structures d'ARNm peuvent avoir un effet positif sur la traduction. Par ailleurs, deux autres sRNAs répriment également et indépendamment l’expression de fepA, à savoir SdsR et RseX. A chaque fois, le mécanisme de régulation impliqué est différent. Ainsi, SdsR s’apparie vraisemblablement à deux régions différentes de l’ARNm fepA, impliquant notamment une compétition classique avec la fixation du ribosome. La répression par RseX nécessite quant à elle la présence d’autres séquences du 5’UTR de fepA, à plus d’une centaine de nucléotides (nts) en amont du RBS. Enfin, chacun de ces sRNAs semble répondre à des stimuli différents, ce qui enrichit considérablement notre connaissance des signaux contribuant à la régulation de fepA, dont jusqu’ici seule la carence en fer était connue comme un signal de dérépression par le facteur de transcription Fur. Ce travail est une nouvelle illustration de l’immense diversité des mécanismes de régulation impliquant des ARN, dont la grande flexibilité de structure et de séquence constitue une importante source de diversité à la disposition de l’évolution