Projet ANR-11-BSV3-0024 – IMEX : Détournement de la machinerie de résolution des dimères de chromosome des bactéries par des éléments génétiques mobiles intégratifs : contribution à l’émergence de nouvelles souches pathogènes.
Programme : Blanc - SVSE 3 - Microbiologie, immunologie, infectiologie (Blanc SVSE 3)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur François-Xavier BARRE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD)
Partenaires : Centre de Génétique Moléculaire
Montant : 340000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Rôle de la machinerie Xer des bactéries dans l'acquisition de déterminants de pathogénicitéLes bactéries possèdent une machinerie de recombinaison spécifique de site qui leur est propre, la machinerie Xer. De nombreux éléments génétiques mobiles piratent cette machinerie pour s'intégrer dans le génome de leur hôte bactérien. Leur présence est corrélée avec l’évolution vers la pathogénicité des bactéries. C'est notamment pour le cas pour des souches épidémiques du choléra.
Trois différentes sortes d'éléments mobiles piratant la machinerie Xer contribuent à la rapide et continuelle émergence de nouvelles souches épidémiques du choléra.Le but de ce projet est d'élucider les mécanismes qui permettent de contrôler le fonctionnement de la machinerie Xer lors de son piratage par ces éléments mobiles.
Approche pluridisciplinaire impliquant génétique, biochimie et biologie cellulaireLe point de départ de nos recherches est l'utilisation d'un crible génétique pour déterminer les facteurs qui permettent aux éléments mobiles de pirater la machinerie Xer. Ensuite, le rôle exact de chacun de ces facteurs,  leur structure et leur localisation cellulaire sont étudiées par des méthodes de biochimie et de biologie cellulaire.
Résumé de la soumission : Les éléments génétique mobiles intégratifs contribuent au caractère mosaïque des génomes microbiens en leur permettant l’acquisition ou la perte de gènes et la modification de l’arrangement relatif de ces gènes. Cela permet aux bactéries de s’adapter à de nouvelles conditions environnementales. La plupart des éléments génétique mobiles intégratifs s’intègrent grâce à leur propre machinerie de transposition et/ou de recombinaison. Ce n’est pas le cas de CTXf, un phage filamenteux portant les gènes codant pour la toxine cholérique, responsable des diarrhées mortelles du Choléra. En effet, CTXf détourne XerC et XerD, deux recombinases à tyrosine de leur hôte, pour intégrer son génome. XerC et XerD sont normalement impliquées dans la résolution des dimères de chromosome par l’ajout d’un crossover au niveau d’un site spécidique des chromosomes bactériens, dif. Suite au séquençage de nombreux génomes bactériens, de nombreux éléments Génétique Mobiles Intégratifs piratant la machinerie de recombinaison Xer (IMEX) ont été trouvés. De manière intrigante, leur présence est corrélée avec l’évolution vers la pathogénicité de nombreuses souches. Ainsi, l’émergence du clone de la 7ième pandémie de Choléra semble avoir impliqué 3 différentes IMEXs en plus de CTXf : un phage filamenteux du type de VGJf et deux phages satellites, TLCf and RS1f. Des IMEXs sont aussi associés à la pathogénicité de Yersinia pestis, l’agent responsable de la peste, d’Escherichia coli, de Neisseria meningitidis et N. gonorrhea, et de 2 autres Vibrios, V. parahaemolyticus et V. vulnificus. Des IMEXs sont retrouvés dans la plupart des Vibrionacea, dont de nombreuses espèces sont pathogènes pour les animaux marins, et chez des  Xanthomonadales qui provoquent des maladies pour les plantes. En conséquence, il apparaît nécessaire d’améliorer nos connaisance sur le mécanisme d’acquisition et de dissemination des IMEXs si nous voulons être préparés contre la possibilité de l’émergence de nouveaux pathogènes pour l’homme, les animaux et les plantes dans l’environnement. De nombreux IMEXs, comme RS1f, sont clairement apparentés à CTXf, et nos travaux sur ce phage fournissent un paradigme pour ces éléments. Cependant, le site d’attachement de nombreux autres IMEXs est différent de celui de CTXf. Ainsi, la plupart des phages filamenteux des Vibrios, comme VGJf, appartiennent à une seconde famille d’éléments. Nous avons récemment montré que le mécanisme d’intégration de VGJf est différent de celui de CTXf. Enfin, il existe une 3ième famille d’IMEXs, qui rassemble des ilôts génétiques des Neisseriales, des phages filamenteux des Xanthomondales et des éléments dérivés de TLCf. Le but de ce projet est d’améliorer nos connaissances sur les IMEXs. D’un côté, nous allons continuer à explorer la diversité des IMEXs. Dans ce cadre, nous étudierons le mécanisme d’intégration et d’excision des IMEXs de V. cholerae qui derivent de TLCf, ce qui servira de  paradigme pour le 3ième type d’IMEXs. De manière reliée, nous étudierons dans quelles circonstances et comment la présence de TLCf permet d’aider  CTXf à s’intégrer dans le génome de V. cholerae. D’un autre côté, nous chercherons à approfondir nos connaissances sur le cycle de vie des IMEXs. Dans ce cadre, nous étudierons l’implication d’autres facteurs de l’hôte et/ou des IMEXs dans la réaction d’intégration. Dans un premier temps, nous nous concentrerons sur les facteurs qui participent à l’intégration de CTXf et VGJf, pour lesquels le mécanisme d’intégration est partiellement décrit. Enfin, nous étudierons les facteurs qui régulent la balance entre l’intégration, l’excision, la production et l’export de nouvelles copies des IMEXs.
Résultats : Bischerour J. et al. (sous presse) Holliday junction affinity of the base excision repair factor Endo III contributes to cholera toxin phage integration. EMBO J. 
Das B. et al. (2011) VGJf-integration and excision mechanisms contribute to the genetic diversity of Vibrio cholerae epidemic strains. PNAS. 
Das B. et al. (2010) Molecular keys of the tropism of integration of the cholera toxin phage. PNAS. 
Val M.-E. et al.  (2005) The single stranded genome of phage CTX is the form used for integration into the genome of Vibrio cholerae. Mol Cell.
Perspectives : Les données recueillies sont fondamentales en termes d’épidémiologie et de management des risques environnementaux. A long terme, elles pourraient offrir de nouveaux outils pour contrôler la prolifération des bactéries.
Publications et brevets : Bischerour J. et al. (sous presse) Holliday junction affinity of the base excision repair factor Endo III contributes to cholera toxin phage integration. EMBO J. 
Das B. et al. (2011) VGJf-integration and excision mechanisms contribute to the genetic diversity of Vibrio cholerae epidemic strains. PNAS. 
Das B. et al. (2010) Molecular keys of the tropism of integration of the cholera toxin phage. PNAS. 
Val M.-E. et al.  (2005) The single stranded genome of phage CTX is the form used for integration into the genome of Vibrio cholerae. Mol Cell.