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Characterization of the Roc Two-component systems in Pseudomonas aeruginosa, a complex regulatory network

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Biofilms Résistance aux antibiotiques Fimbriae Infections à Pseudomonas aeruginosa Thèses et écrits académiques Cupc CupB Biofilm Pseudomonas aeruginosa

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Caractérisation des systèmes à deux composants Roc chez Pseudomonas aeruginosa, un reseau de régulation complexe

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Caractérisation des systèmes à deux composants Roc chez Pseudomonas aeruginosa, un reseau de régulation complexe

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The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is responsible for diverse chronic and acute infections in human. Chronic infections are associated with the capacity of P. aeruginosa to form biofilms. One of the pathways controlling biofilm formation is the Roc1 two-component system, involved in the regulation of cup genes allow the assembly of thin fimbriae at the surface of the bacterium. Cup fimbiae are important in biofilm formation. There exist paralogues of the Roc1 system - the Roc2 and Roc3 system. The work in this thesis has shown that cross-regulation occurs between Roc1 and Roc2. However, each branch in this network appears to control the expression of a specific subset of genes whose role and functions are striking in the context of an infection process. We characterized here a unique model of cross-regulation which results in the antagonistic regulation of biofilm formation and antibiotic resistance Pseudomonas aeruginosa est une bactérie à Gram négatif à caractère ubiquitaire que l’on retrouve dans une grande diversité d’environnements. C’est un pathogène opportuniste qui est responsable chez l’homme d’infections chroniques ou aigües qui peuvent être mortelles pour des patients immuno-déficients. L’établissement d’une infection chronique est généralement associé à la capacité de la bactérie à former un biofilm, qui se définit comme une population bactérienne attachée sur une surface et englobée par une matrice extracellulaire formée entre autre depolysaccharides. La formation du biofilm est un processus bien défini dans le temps et dans l’espace et qui implique la mise en jeu de nombreuses structures de surfaces dont l’assemblage est strictement contrôlé. Une des voies de régulation contrôlant cet assemblage est le système à 2composants Roc1 (« regulation of cup genes »). Les gènes cup codent des composants de la voie « chaperone-usher » qui permet le transport de sous-unités pilines et leur assemblage à la surface bactérienne sous forme de pili. Ces pili Cup sont important dans l’établissement du biofilm. Le système Roc1 est aussi impliqué dans la mise en place du système de sécrétion de type III, qui est communément associé aux infections aigues. De fait le système Roc1 peut être considéré comme un «interrupteur» décidant du mode d’infection associé à P. aeruginosa. Le système Roc1 est constitué d’un senseur non-orthodoxe (RocS1) et de deux régulateurs de réponse, RocA1 et RocR, dont le domaine effecteur est un domaine de liaison à l’ADN ou un domaine EAL à activité phosphodiesterase, respectivement. Il existe également d’autres gènes paralogues de Roc1 qui sont le système Roc2 avec RocS2 et RocA2 très similaire à RocS1 et RocA1, ainsi que RocS3 similaire à RocS1. Le travail réalisé au cours de ma thèse a montré qu’il existe une régulation croisée entre Roc1 etRoc2. Cependant, chacune des branches du réseau de régulation contrôle l’expression d’une série de gènes bien spécifiques. Nous avons montré que la signalisation via RocS2 et RocS1 lorsqu’elle converge sur RocA1 contrôle l’expression des gènes cupC et ce contrôle est totalement indépendantde RocA2. Par contre lorsque la signalisation RocS1 et RocS2 converge vers RocA2 alors ce sont les gènes mexAB-oprM, qui codent une pompe d’efflux impliquée dans la résistance aux antibiotiques, dont l’expression est alors réprimée.En conclusion, nous avons mis en évidence un modèle unique de régulation croisée qui résulte dans un effet antagoniste entre formation du biofilm et résistance aux antibiotiques. Si cela peut paraître inattendu, quelques données cliniques sont en faveur d’une telle balance. En effet, l’analyse de souches de P. aeruginosa, isolées à partir de patients atteints de mucoviscidose, révèle que dans ces isolats la pompe MexAB-OprM est inactive. La raison de cette adaptation n’est pas élucidée, mais l’absence de pompe fonctionnelle pourrait procurer un avantage, une meilleure aptitude à la souche à persister dans cet environnement. Il est également reconnu que dans les poumons de ces patients le mode préféré de développement pour P. aeruginosa est le biofilm. Mises bout à bout ces observations suggèrent donc que le système Roc pourrait être un système de régulation important pour percevoir l’environnement du poumon chez le patient mucoviscidosique et déclencher une réponse adaptée.

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Text

n3:P1001

n4:T1009

rdaw:P10219

2010

rdau:P60049

n10:1020